KR20190050996A - 절삭 헤드, 절삭 바이트, 절삭 가공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구 또는 상기 절삭 공구를 유지하는 홀더이며, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 부재의 전부 또는 일부에, 상기 부재의 변화를 계측하기 위한 통전로가 직접적 또는 간접적으로 형성되도록 한다. 이것에 의해, 절삭 공구나 홀더에 생기는 변화나 그것들을 둘러싼 환경 변화를 객관적으로 파악하는 것을 극히 저비용으로 실현 가능하게 한다.

Description

절삭 헤드, 절삭 바이트, 절삭 가공 시스템

본 발명은, 대상물을 절삭 가공할 때에 이용하는 절삭 공구 등에 관한 것으로, 또, 그러한 부재에 패터닝하는 통전로의 형성 방법에 관한 것이다.

종래, 대상물을 절삭 가공할 때, 절삭 가공 장치가 이용된다. 절삭 가공 장치에는, 예를 들면, 밀링 머신(milling machine), 머시닝 센터(machining center), 드릴링 머신(drilling machine), 보링 머신(boring machine), 입삭반(立削盤, cutting machine), 형삭반(形削盤, shaping machine), 평삭반(平削盤, flat milling machine), 선반(旋盤, lathe), 나사 머신(screw cutting machine), 연삭반(硏削盤, grinding machine), 태핑 머신(tapping machine), 건 드릴(gun drill), 콘타(contamination), 밴드 소(band saw), 실톱(jigsaw), 칩소(chip saw) 등 여러 가지 물건이 존재한다. 절삭 가공 장치는, 이 대상물과 드릴, 엔드 밀, 탭, 바이트, 팁, 톱니, 컷터 등의 절삭 공구를, 구동 장치에 의해서 상대 이동시키면서 대상물을 절삭 가공한다.

절삭 가공에서는, 절삭 공구에 파손 등이 생기고 나서, 절삭 공구의 수리·교환 등을 실시하는 것이 일반적이고, 거기에 따라 생기는 사고나 경제적 로스를 미리 막는 것이 곤란하다.

또, 절삭 공구에 마모 등이 생기는 경우에, 어떠한 타이밍에 교환해야 할 것인가 아닌가를 판단하는 것도 어렵다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 본 발명자의 열심 연구에 의해 이루어진 것으로, 절삭 공구나 홀더의 상황을 객관적으로 측정 가능하게 함으로써, 절삭 공구의 관리, 메인터넌스 시기의 판단, 절삭 품질의 관리 등을 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은, 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구 또는 상기 절삭 공구를 유지(保持)하는 홀더이며, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 부재의 전부 또는 일부에, 상기 부재의 변화를 계측하기 위한 통전로가 직접적 또는 간접적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 통전로부의 절삭 헤드이다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 부재는 요부(凹部)를 가지고 있고, 상기 요부 내에 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 요부는, 상기 통전로의 배선 패턴을 화성(畵成, definition)하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 일련의 통전로의 패턴 전체가, 이 일련의 통전로의 패턴에 따른 일련의 구상(溝狀, groove shape)을 이루는 요부 내에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 소정 방향을 따라서 왕복하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로가, 서로 독립하여 복수 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 제1 방향을 따라서 왕복하도록 형성되는 제1 통전로와, 상기 제1 방향에 대해서 직각이 되는 제2 방향을 따라서 왕복하도록 형성되는 제2 통전로를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 제1 통전로와 상기 제2 통전로가, 병설되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 복수의 상기 통전로가, 매트릭스상(matrices狀)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 전기 저항치 및/또는 전기 저항률치가 다른 2개 이상의 통전 부분을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로를 구성하는, 하나의 상기 통전 부분은 상기 양도체이며, 다른 하나의 상기 통전 부분은 전기 저항체인 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 소재가 상이한 제1 통전 소재부와, 제2 통전 소재부를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 상이한 전기 저항률치 및/또는 통전 소재부의 부분이 일련으로 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 복수의 상기 통전로가 적층 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 면상(面狀, sheet shape)으로 형성되는 면상 저항 배선과, 상기 면상 저항 배선에 접속되는 적어도 한 쌍의 전극을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 상기 면상 저항 배선의 면 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 도전부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 부재는, 원주 또는 원통형의 표면을 가지고 있고, 상기 표면에 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로가, 상기 표면의 축 방향 및/또는 둘레 방향에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더는 금속제이며, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 표면에, 전기 절연층을 통해 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로가, 근거리 무선 통신 태그와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로가, 근거리 무선 통신 태그 및 급전 수단과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더와 함께 변형함으로써 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 응력 변화를 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 통전로는, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더와 함께 변형함으로써 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 진동, 이동량, 가속도, 온도의 적어도 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 표면 및/또는 이면에, 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 둘레면에, 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 헤드에 관련하여, 복수의 상기 통전로가 매트릭스상으로 상호 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은, 상기 어느 하나 기재의 상기 통전로부의 절삭 헤드와, 상기 대상물과 상기 절삭 공구를 상대 이동시키는 구동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 시스템이다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 통전로의 검출 신호를 수신하는 계산기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 검출 신호에 근거하여, 상기 구동 장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 교환의 필요와 불필요를 판정하는 교환 판정부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 교환 판정부에 의해서 교환 필요로 판정되었을 경우에, 상기 절삭 공구의 발주 정보를 생성하는 발주 지시부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 절삭 공구의 식별 정보를 수신하는 공구 식별부를 갖고, 상기 발주 지시부는, 상기 발주 정보에, 상기 공구 식별부가 수신한 상기 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 사용 상황의 적정/부적정을 판정하는 사용 판정부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은, 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구와, 상기 절삭 공구를 유지하는 공구 홀더와, 상기 대상물과 상기 절삭 공구를 상대 이동시키는 구동 장치와, 상기 절삭 공구 또는 상기 공구 홀더에 배설(配設), 진동, 비틀림(歪, strain), 이동, 가속도, 온도의 적어도 어느 하나를 검출 가능한 상태 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 시스템이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은, 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구와, 상기 대상물과 상기 절삭 공구를 상대 이동시키는 구동 장치와, 상기 절삭 공구에 배설되는, 진동, 비틀림, 이동, 가속도, 온도의 적어도 어느 하나를 검출 가능한 상태 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 시스템이다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 상태 검출 수단의 검출 신호를 수신하는 계산기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 검출 신호에 근거하여, 상기 구동 장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 교환의 필요와 불필요를 판정하는 교환 판정부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 교환 판정부에 의해서 교환 필요로 판정되었을 경우에, 상기 절삭 공구의 발주 정보를 생성하는 발주 지시부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 절삭 공구의 식별 정보를 수신하는 공구 식별부를 갖고, 상기 발주 지시부는, 상기 발주 정보에, 상기 공구 식별부가 수신한 상기 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 가공 시스템에 관련하여, 상기 계산기는, 상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 사용 상황의 적정/부적정을 판정하는 사용 판정부를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은, 대상물을 절삭 가공하는 절삭 바이트이며, 상기 절삭 바이트의 노즈를 포함하는 범위에, 상기 노즈 및/또는 상기 노즈의 주변부의 변화를 계측하기 위한 통전로가 직접적으로 형성되고, 상기 통전로는, 면상으로 형성되는 면상 저항 배선과, 상기 면상 저항 배선에 대해 서로 간격을 두고 각각 배설되는 제1 및 제2 전극을 가지는 것을 특징으로 하는, 통전로부의 절삭 바이트이다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 노즈는, 삼각뿔상이 되는 각부(角部)의 정점으로 형성되어, 상기 면상 저항 배선은, 상기 각부를 구성하는 3개의 평면을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 면상 저항 배선은, 상기 각부의 상기 삼각뿔상을 형성하는 제1 표면을 덮는 제1 면상 영역과, 상기 각부의 상기 삼각뿔상을 형성하는 제2 표면을 덮는 제2 면상 영역과, 상기 각부의 상기 삼각뿔상을 형성하는 제3 표면을 덮는 제3 면상 영역을 구비하고, 상기 제1 전극은, 상기 제1 면상 영역에 배설되고, 상기 제2 전극은, 상기 제2 면상 영역 및/또는 상기 제3 면상 영역에 배설되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제2 전극은, 상기 제2 면상 영역과 상기 제3 면상 영역의 쌍방에 배설되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제1 면상 영역에 배설되는 상기 제1 전극은, 상기 제2 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고, 상기 단연은, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 경계선과 상기 제1 표면과 상기 제3 표면의 경계선의 쌍방에 대해서 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고, 상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제2 표면과 상기 제1 표면의 경계선과 상기 제2 표면과 상기 제3 표면의 경계선의 쌍방에 대해서 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 노즈로부터 멀어짐에 따라, 상기 제2 표면과 상기 제1 표면의 경계선으로부터 멀어지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고, 상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제3 표면과 상기 제1 표면의 경계선과 상기 제3 표면과 상기 제2 표면의 경계선의 쌍방에 대해서 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 노즈로부터 멀어짐에 따라, 상기 제3 표면과 상기 제1 표면의 경계선으로부터 멀어지는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제1 면상 영역에 배설되는 상기 제1 전극은, 상기 제2 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고, 상기 단연은, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 경계선 및/또는 상기 제1 표면과 상기 제3 표면의 경계선에 대해서 대략 평행이 되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고, 상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제2 표면과 상기 제1 표면의 경계선에 대해서 대략 평행이 되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고, 상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제3 표면과 상기 제1 표면의 경계선에 대해서 대략 평행이 되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 삼각뿔상의 상기 각부의 표면을 평면 전개한 상태를 가정했을 경우에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 서로 대향하는 선상의 단연을 각각 가짐과 동시에, 상기 제1 전극의 상기 단연과 상기 제2 전극의 상기 단연이 대략 평행이 되는 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 제1 전극의 상기 단연과 상기 제2 전극의 상기 단연의 길이가 대략 같은 것을 특징으로 한다.

상기 절삭 바이트에 관련하여, 상기 삼각뿔상의 상기 각부의 표면을 평면 전개한 상태를 가정했을 경우에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 서로 대향하는 선상의 단연을 각각 가지고 있고, 상기 제1 전극의 상기 단연과 상기 제2 전극의 상기 단연의 사이에 존재하는 상기 면상 저항 배선의 폭은, 상기 제1 전극의 상기 단연의 길이 및/또는 상기 제2 전극의 상기 단연의 길이 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 절삭 공구나 홀더에 생기는 변화나 그것들을 둘러싸는 환경 변화를 객관적으로 파악하는 것이 지극히 저비용으로 실현 가능하고, 객관적이고 또한 원격으로 감시하는 것이 가능해진다.

[도 1] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 절삭 헤드를 이용한 절삭 가공 시스템의 전체 구성을 나타내는 도이다.
[도 2] (A)는 절삭 헤드의 드릴을 나타내는 정면도, (B)는 동(同) 드릴의 상면도, (C)는 동 드릴의 부분 확대 정면도이다.
[도 3] (A)는 동 드릴의 도 2의 (B)의 A-A 화살표에 따른 단면도, (B)는 도 2의 (C)의 B-B 화살표에 따른 단면도이다.
[도 4] 동 드릴의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
[도 5a] 동 드릴의 변형예를 나타내는 (A) 상면도, (B) 정면도, (C)는 (B)의 C-C 화살표에 따른 단면도이다.
[도 5b] 동 드릴의 변형예를 나타내는 (A) 일부를 확대하여 나타낸 사시도, (B) 부분 단면도, (C) 내지 (F)는 적층 공정을 나타내는 부분 단면도이다.
[도 5c] 동 드릴의 변형예를 나타내는 (A) 정면도, (B)는 (A)의 B-B 화살표에 따른 단면도이다.
[도 5d] (A) 및 (B)는 동 드릴의 변형예를 나타내는 부분 확대 정면도이다.
[도 6a] 동 드릴에 내장되는 기판의 구성을 나타내는 블럭도이다.
[도 6b] (A) 내지 (D)는 동 드릴의 통전로에 적용되는 브릿지 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
[도 6c] (A) 및 (B)는 동 드릴의 통전로에 적용되는 브릿지 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
[도 7] (A)는 절삭 가공 시스템의 정보 수집 장치의 하드 구성을 나타내는 블럭도이며, (B)는 정보 수집 장치의 기능 구성을 나타내는 블럭도이다.
[도 8] (A) 내지 (C)는 절삭 헤드에 통전로를 부착하기 위한 통전로 부착 부재를 나타내는 정면도이다.
[도 9] 동 통전로 부착 부재가 적용되는 절삭 헤드를 확대하여 나타낸 사시도이다.
[도 10] 동 통전로의 형성예를 나타내는 도이다.
[도 11] 동 통전로의 형성예를 나타내는 도이다.
[도 12] 동 통전로의 형성예를 나타내는 도이다.
[도 13] 동 통전로의 형성예를 나타내는 도이다.
[도 14] (A) 및 (B)는 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이며 (C)는 (B)의 C-C 화살표에 따른 단면도이다.
[도 15] (A)는 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이며, (B) 및 (C)는 (A)의 B-B 화살표에 따른 단면도이다.
[도 16a] 동 통전로에 형성되는 센서 구조의 변형예를 나타내는 (A)는 평면도, (B)는 평면도의 B-B 화살표에 따른 단면도, (C)는 내부 구조를 설명하는 단면도, (D) 및 (E)는 변형시의 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 16b] 동 센서 구조를 모재에 적용할 때의 평면도이다.
[도 16c] 동 센서 구조를 모재에 적용할 때의 평면도이다.
[도 16d] 동 센서 구조의 다른 사례를 나타내는 (A)는 평면도, (B)는 평면도의 B-B 화살표에 따른 단면도이다.
[도 16e] 동 센서 구조의 다른 사례를 나타내는 단면도이다.
[도 16f] 동 센서 구조의 다른 사례를 나타내는 단면도이다.
[도 16g] 동 센서 구조를 봉상 모재에 적용할 때의 사시도이다.
[도 16h] 동 센서 구조의 다른 사례를 나타내는 평면도이다.
[도 16i] 동 센서 구조를 다른 부재에 적용하는 사례를 나타내는 사시도이다.
[도 17] 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이다.
[도 18] 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이다.
[도 19] (A)는 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이며, (B) 및 (C)는 (A)의 B-B 화살표에 따른 단면도이다.
[도 20] (A) 및 (B)는 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이다.
[도 21] 동 통전로의 변형예를 나타내는 도이다.
[도 22] (a) 및 (b)는 복수의 통전로로 이루어지는 통전 회로를 나타내는 설명도이다.
[도 23] (a) 및 (b)는 2 차원 매트릭스상의 통전 회로를 나타내는 설명도이다.
[도 24] (a) 내지 (i)는 동 통전 회로를 형성하기 위한 패턴 정보를 나타내는 설명도이다.
[도 25] 는 동 패턴 정보를 조합한 통전 회로 패턴을 나타내는 설명도이다.
[도 26] (a) 및 (b)는 띠모양의 통전로 부착 부재의 사용 형태를 나타내는 사시도이며, (b)는 동 통전로 부착 부재의 검출 모양을 나타내는 개념도이다.
[도 27] 절삭 헤드에 대해서 센서를 별도 설치하는 형태를 나타내는 사시도이다.
[도 28] 동 드릴의 변형예를 나타내는 (A) 정면도, (B)는 통전로만을 확대하여 나타낸 도이며, (C)는 통전로의 다른 구성예를 나타내는 도이며, (D)는 외부 접속 단자의 다른 구성예를 확대하여 나타낸 도이다.
[도 29] 동 드릴의 변형예를 나타내는 (A) 정면도, (B)는 (A)의 B-B 화살표에 따른 단면도이다.
[도 30] 동 드릴의 변형예를 나타내는 (A) 정면도, (B)는 통전로만을 둘레 방향(周方向)으로 전개한 상태를 나타내는 전개도이다.
[도 31] (A)는 팁에의 적용예를 나타내는 사시도이며, (B)는 팁 홀더를 나타내는 사시도이며, (C)는 팁과 팁 홀더를 나타내는 사시도이며, (D)는 팁의 변형예를 나타내는 사시도이다.
[도 32] (A)는 완성 바이트(tool bit)에의 적용예를 나타내는 사시도이며, (B)는 엔드 밀에의 적용예를 나타내는 정면도이다.
[도 33] (A)는, 동일면에 형성되는 공급 배선을 저저항률 재료 또는 저저항치로 하는 경우의 실시예를 나타내는 사시도이며, (B)는 복수면에 형성되는 공급 배선을 저저항률 재료 또는 저저항치로 하는 경우의 실시예를 나타내는 사시도이다.
[도 34] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 35] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 36] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 37] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 38] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 39] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 40] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 41] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타낸 (A) 사시도, (B) 각부를 평면 전개한 도이다.
[도 42] (A) 내지 (F)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁의 각부만을 나타내는 사시도이다.
[도 43] (A) 내지 (C)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁의 제조 공정을 나타내는 사시도이다.
[도 44] 본 발명의 실시 형태에 따른 통전로부의 팁을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1에는, 본 발명의 실시 형태에 따른 절삭 가공 시스템(1)이 나타나고 있다. 이 절삭 가공 시스템(1)은, 절삭 가공 장치(10)와, 이 절삭 가공 장치(10)에 설치되는 센서(통전로) 부착의 절삭 헤드(30)와, 동 절삭 가공 장치(10)에 설치되는 구동 장치(31)와, 이 절삭 헤드(30)에 대해서 유선 또는 무선에 의해서 접속되는 정보 수집 장치(100)를 구비하여 구성된다.

통전로부의 절삭 헤드(30)는, 절삭 공구 또는 이것을 유지하는 홀더의 어느 하나이다. 도 2 및 도 3에 나타내듯이, 본 실시 형태의 절삭 헤드(30)는, 절삭 공구로서의 드릴(40)로 하고 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 절삭 공구 측에 통전로가 형성되는 경우를 예시하지만, 절삭 공구를 유지하는 홀더(도시 생략) 측에, 센서(통전로)를 형성해도 좋다.

드릴(40)은, 생크부(42)와 바디부(44)를 가진다. 바디부(44)에는, 수부(首部)(44a)와 인부(刃部)(44b)가 형성된다. 물론, 수부(44a)는 필수는 아니다.

생크부(42) 내에는, 수용 공간(48)이 형성된다. 또, 바디부(44) 내에는, 수용 공간이 형성되어 있지 않지만, 형성해도 좋다. 여기에서는, 이 생크부 수용 공간(48) 등, 드릴(40)의 내부에 형성되는 공간을 총칭하여 내부 공간(49)이라고 부르는 경우가 있다.

도 3의 (B)에 확대하여 나타내듯이, 수부(44a)는, 필수는 아니지만, 그 외 주위면에 요부(90)가 형성되고, 요부(90)에서의 원통형의 저면에, 비틀림 계측용의 일련의 통전로(92)가 형성된다. 이 통전로(92)는, 금속 재료 또는 도전성 수지 재료 등의 도전성을 가지는 재료에 의해서 구성되어, 절삭 헤드(30)(드릴(40))가 변형함에 따라 자신도 변형하고, 그것에 의해 저항치 등의 전기적 특성이 변화함으로써, 드릴(40)에 생기는 비틀림 상태나 이것에 근거하는 응력 상태를 출력한다. 요부(90)의 저면에는, 전기 절연층(91)이 직접 형성되고, 이 전기 절연층(91) 위에, 통전로(92)가 직접 형성된다. 물론, 절삭 헤드(30)의 전기적 특성의 변화는, 절삭 헤드(30)의 변형에 의한 것뿐만 아니라, 온도 상태에 의해도 변화 할 수 있다. 거기서, 미리 지득(知得, knowledge)하고 있는 통전로의 전기 저항(비율)의 온도 의존성이나 절삭 헤드(30)를 취할 수 있는 온도 범위 등을 참조하여, 순수 비틀림이나 변형을 계측하도록 해도 좋다.

전기 절연층(91)은, 예를 들면, 적층 인쇄, 퍼트 인쇄, 도장, 도금, 잉크젯 인쇄 등을 채용할 수 있다. 물론, 모재가 전기 절연성이면, 전기 절연층(91)의 형성은 반드시 필요하지 않고, 있거나 없거나 어느 쪽이어도 좋다. 다만, 전기 절연성의 외에, 하등의 성질을 부여하기 위해서 코트층을 설치해도 좋다. 또 예를 들면, 소정의 마스크를 배치한 상태로, 절연 재료를 스퍼터링에 의해서 피막 형성하거나, 실리카 재료를 도포하여 가열 처리하거나, 폴리이미드계, 엑폭시계, 우레탄계, 실리콘계 등의 유기 절연재를 도포하는 등의 여러 가지 수법을 채용할 수 있다. 또, 통전로(92)를 형성하는 모재 그 자체가 전기 전도성을 가지는 경우에는, 그 모재 표면을 산화 처리하는 것에 의해서, 산화 피막화하고, 전기 절연층(91)으로 하거나, 모재가 알루미늄계의 경우에는, 아르마이트(alumite) 처리에 의해서 전기 절연층(91)을 설치하는 것도 유효하다. 물론, 전기 절연층(91)은, 이것들로 한정되는 것은 아니다.

통전로(92)는, 서로 독립하여 병설되는 제1 통전로(93)와 제2 통전로(94)를 가진다. 제1 통전로(93)는, 제1 방향이 되는 축 방향(J)을 따라서, 왕복하도록 연장되고 있고, 드릴(40)의 표면이 제1 방향을 따라서 변형하는 상태를 검출한다. 제2 통전로(94)는, 제1 방향에 대해서 직각의 제2 방향이 되는 둘레 방향(S)을 따라서, 왕복하도록 연장되고 있고, 드릴(40)의 표면이 제2 방향을 따라서 변형하는 상태를 검출한다. 또, 여기에서는 제1 통전로(93)를 하나만 배치하는 경우를 예시했지만, 둘레 방향으로 일정한 위상 차이(예를 들면 90°, 180°)를 가지는 장소에 복수 배치하는 것도 바람직하고, 축 방향으로 간격을 두고 복수 배치해도 좋다. 제2 통전로(94)에 관해서도 마찬가지이다. 통전로(92)는, 도전성 페이스트를 이용한 적층 인쇄(積層印刷, laminate printing), 퍼트 인쇄 또는 탄포 인쇄(putt or tampo printing), 도장(塗裝, painting), 도금(plating), 잉크젯 인쇄(inkjet printing), 스퍼터링(sputtering) 등에 의해서 요부(90) 또는 전기 절연층(91)에 직접 형성된다. 통전로(92)의 형상에 맞추어 마스킹을 실시하여 에칭함으로써, 배선의 형상을 설정해도 좋다. 이와 같이 통전로(92)를 직접 형성함으로써, 장기간에 걸쳐, 통전로(92)가 박리하지 않게 되어 있다. 덧붙여서, 접착재에 의해서 구성되는 접착층 등에 의해서 통전로(92)를 설치하는 것도 가능하지만, 접착제의 시간 경과 열화에 의해서 정확한 비틀림이나 응력을 계측할 수 없게 되므로, 직접 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 씰 형식에 의해서, 센서 구조를 착탈(着脫)(전착(轉着)) 자재(自在)(detachable(rotatably mounted))로 하는 경우는, 하층 측에 점착성을 가지는 박리 시트층을 형성하는 것이 바람직하다.

도 4에 나타내듯이, 제1 통전로(93) 및 제2 통전로(94)의 외표면은, 요부(90)로부터 돌출되지 않게 설정된다. 즉, 제1 통전로(93) 및 제2 통전로(94)의 배선의 두께에 대해서, 요부(90)의 깊이가 동등 이상이 되도록 설정된다. 이와 같이 하여, 제1 통전로(93) 및 제2 통전로(94)가, 다른 부재(예를 들면, 가공 대상이 되는 부재나 칩)와 접촉하여 손상되는 것을 회피하도록 구성해도 좋다. 또, 제1 통전로(93) 및 제2 통전로(94)의 외표면에 커버층을 형성하여 보호하는 것도 바람직하다. 커버층도 절연 재료를 이용하도록한다. 물론, 그 외에 내상성(耐傷性, damage resistance), 내유성(耐油性, oil resistance), 내수성(耐水性, water resistance), 내열성(耐熱性, heat resistance ), 내증기성(耐蒸氣性, transpiration resistance), 내가스투과성(osmotic permeability), 내자외선성(UV resistance), 내후성(耐候性, weather resistance) 등의 높은, 견뢰한 배리어층을 설치해도 좋다.

도 2의 (B) 및 (C)로 돌아와서, 생크부(42)의 좌면(座面, seat surface)(42A) 및 둘레면(42B)에도, 요부(96)가 형성된다. 이 요부(46) 내에, 후술하는 배터리(52)로부터 통전로(92)까지 전기를 공급하는 배선(97)이 형성된다. 홀더 등의 치구에 의해서 생크부(42)를 유지시켜도, 홀더와 배선(97)이 접촉되는 것을 회피할 수 있다. 또, 홀더 측에 통전용의 단자를 배치하여 두고, 이 단자와, 생크부(42)의 배선(97)을 전기적으로 접촉시킴으로써, 단자로부터 배선(97)에 전기를 공급하거나, 홀더측에서 배선(97)의 전기 저항치를 계측하거나 할 수도 있다.

도 3의 (A)에 나타내듯이, 본 드릴(40)의 통전로(92)는, 드릴(40) 측만으로 독립된 폐회로를 구성하고 있고, 내부 공간(49) 내에, 배선(97)이 접속되는 기판(54)과, 기판(54)에 전력을 공급하는 배터리(52)가 수용된다. 물론, 근거리 무선 통신 태그의 경우에는, 배터리나 축전지의 종류는 반드시 필요한 것은 아니다. 또, 본 실시 형태에서는 배터리(52)를 내장하는 경우를 예시하지만, 외부에 배터리 박스가 배치되고, 이 배터리 박스로부터 절삭 헤드(30)에 전력이 유선 및/또는 무선 방식에 의해서 공급되도록 해도 좋다. 또, 본 실시 형태에서는 배터리(52)를 이용하여 드릴(40)의 센서(통전로)가 가동하는 경우를 나타내지만, 예를 들면, 외부로부터 유선의 전력 배선에 의해서 전력이 공급되는 경우는, 이 배터리를 생략하는 것도 가능하다. 또한, 외부의 리더 등으로부터의 전파를 에너지로서 수신하고, 이 에너지를 전원으로서 동작하는 패시브 구조의 RFID 등의 경우도, 배터리(52)를 생략할 수 있다. 또, 내부 공간(49) 혹은 드릴(40)의 외주면에, 영구 자석과 전자 코일의 상대운동을 이용한 회전이나 진동 등으로 전기를 발생시키는 발전기구, 혹은 피에조 소자 등의 압력 변동이나 진동 등에 의해서 기전력을 얻는 발전기구, 온도차로 기전력을 얻는 제벡 소자 등에 의한 발전기구, 광전 소자에 의해서 기전력을 얻는 발전기구 등(발전 회로)을 설치해도 좋다.

또한 내부 공간(49)에 이물이나 수분이 진입하는 것을 방지하기 위해서, 내부 공간(49)의 개구부분에는 캡(50)이 설치된다. 수용 공간(48) 측의 캡(50)을 떼어내면, 배터리(52)의 교환이나, 기판(54) 등의 메인터넌스가 가능한 구성이라고 해도 좋다. 물론, 캡(50)으로 폐색하는 것이 아니라, 수지나 고무, 접착제 등에 매설해도 좋다.

도 5a에, 드릴(40)의 다른 구성예를 나타낸다. 드릴(40)의 바디부(44)의 외주면에는, 단면이 비원형이 되는 요부(평면)(60)가 형성된다. 이 요부(평면)(60)는 축 방향으로 연장되고 있고, 거기에, 통전로(92)가 직접 형성된다. 요부(60)는, 중심축선을 경계로 하는 직경 방향 양측에 배치된다. 이와 같이 하면, 예를 들면 드릴(40)의 바디부(44)에 굽힘 모멘트가 작용했을 경우, 일방의 축 방향 통전로(92)는 압축력, 타방의 통전로(92)에는 신장력이 작용하므로, 저항치에 차이가 생길 수 있다. 이 차이에 의해서 드릴(40)에 작용하는 굽힘 모멘트나 비틀림 등의 변화를 검지할 수 있다. 또, 여기에서는 바디부(44)의 수부(44a)의 영역에 요부(평면)(60)를 형성하는 경우를 예시했지만, 생크부(42) 측에 형성하는 것도 바람직하다.

도 5b에, 드릴(40)의 다른 구성예를 나타낸다. 드릴(40)의 바디부(44)의 수부(44a)의 외주면에는, 통전로(92)를 화성(畵成, definition)하는 홈(요부)(90A)이 형성되는 도 5b의 (B)에 나타내듯이, 홈(90A)의 내주면에는, 기초층이 되는 전기 절연층(91)이 형성되고, 전기 절연층(91) 위에 통전로(92)가 직접적으로 형성된다. 결과, 통전로(92)가, 외부 부재와 접촉하지 않아도 되므로, 통전로(92)의 단선이나 박리 등을 억제할 수 있으며, 대상 부재인 드릴(40)의 변형을 직접 계측하는 것이 가능해진다.

통전로(92)의 구체적인 형성 순서로서, 우선, 도 5b의 (C)에 나타내듯이, 바디부(44)의 외주면 전체에 전기 절연층(91)을 피막 형성하고, 도 5b의 (D)에 나타내듯이, 홈(90A)의 밖으로 나온 전기 절연층(91)을 제거하고 나서, 또한 도 5b의 (E)에 나타내듯이, 바디부(44)의 외주면 전체에 통전로(92)를 피막 형성한다. 그 후, 홈(90A)의 밖으로 나온 통전로(92)를 제거한다. 결과, 도 5b의 (F)와 같이, 홈(90A) 내에, 전기 절연층(91) 및 통전로(92)를 형성할 수 있다.

도 5c에, 드릴(40)의 통전로(92)의 다른 구성예를 나타낸다. 이 드릴(40)은, 바디부(44)에서의 인부(44b)에 통전로(92)가 형성된다. 구체적으로는, 도 5c의 (B)의 부분 확대도에 나타내듯이, 인접하는 2조(條, line)(211)의 칼날에 형성되는 날홈(刃溝, chip space)의 저부(곡저(谷底))(211u)를 따라서, 각각, 전기 절연층(91) 및 통전로(92)가 나선형으로 형성된다. 저부(211u)는, 가공 대상물(70)의 가공구멍에 대해서 틈새를 가지므로, 그 틈새를 유효 활용하여 전기 절연층(91) 및 통전로(92)를 형성하면, 가공 대상물(70)과 간섭하지 않는다. 물론, 통전로(92)를 형성하기 위해서, 날홈의 저부(211u)를 보다 깊게 설정해 두는 것도 바람직하고, 거기에 또한 전용의 홈을 형성하고, 통전로(92)를 묻어도 좋다. 물론, 피삭재와 드릴(40) 사이에서, 대부분 접촉하지 않는 드릴(40) 상의 부위에 통전로(92)를 설치함으로써, 통전로의 마모를 억제할 수 있다. 물론, 날홈의 저부(211u)를 향하는 도중의 경사면에 통전로(92)를 형성해도 좋다. 또, 통전로(92) 표면에 내마모성이 높은 오버코트를 실시하면, 내마모성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 날홈은, 절삭 조각(切削屑, cutting chip)이 통과하는 홈이 있으므로, 절삭 조각과 통전로(92)의 접촉을 회피하는 것을 우선시키는 경우, 드릴(40)의 외주면(212)(도 5c의 (B) 참조)에 통전로(92)를 형성해도 좋다. 이 경우는, 외주면(212)에 전용의 홈을 형성하고, 통전로를 매설하는 것도 바람직하다.

도 5c의 (A)에 나타내듯이, 이 통전로(92)는, 생크부(42) 측으로부터 바디부(44)의 선단 측까지 연장되고, 선단 측에서 되풀이하여, 생크부(42) 측으로 돌아오는 왕복 경로가 된다. 즉, 날홈 내를 왕복하도록 통전로(92)가 형성된다. 이 때, 도 5d의 (A)에 나타내듯이, 통전로(92)를, 돌출된 테두리(突端)의 칼끝(刃先)에 일체적으로 형성함으로써, 칼끝의 마모량에 연동하여 저항치가 변화하는 마모 검지부(92x)를 배설(配設) 것이 바람직하다. 예를 들면, 칼끝이 마모되면, 통전로(92)의 마모 검지부(92x)도 함께 마모되고, 노 폭(路幅)이 감소함으로써 저항치를 변화시키거나, 적극적으로 단선시키거나 할 수 있다. 이것에 의해 칼끝의 마모 상황을 검지할 수 있다. 도 5d의 (B)에 나타내듯이, 마모 검지부(92x)를, 칼끝의 마모 방향(X)으로 나란한 병렬 회로로 하고, 마모량에 연동하여 회로의 일부가 차례로 단선하고, 저항치가 변화하도록 해도 좋다. 또, 도 5d의 (B)의 선단의 병렬 회로는, 설명의 편의 상, 각 노 폭(路幅)이 크지만, 실제로는, 검지하고 싶은 칼끝의 마모량 이하의 노 폭(路幅)으로 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 1 mm 이하, 바람직하게는, 0.1 mm 이하가 바람직하다.

<전기 절연층이나 통전로의 형성 수법의 제시>

전기 절연층(91)이나 통전로(92)의 형성 수법에는 여러 가지 존재하지만, 크게는 성막법(물론, 통전로 이외를 마스킹하여 피복한 다음 도전성의 층을 성막하고, 마스킹을 제거함으로써 통전로로 하거나, 반대로 통전로에도 절연층을 성막함으로써 통전로에 전기 절연층을 형성하거나 하는 것을 패턴 형성이라고 부르는 것도 가능하다.)과 패턴 형성법이 있다. 성막법의 대표적인 것으로서 기상 성막법, 액상 성막법 등이 있다. 또, 패턴 형성법의 대표적인 것으로서는 인쇄법(예를 들면 스크린 인쇄, 전사, 잉크 분사), 펜 등으로 쓰기, 박압(箔押, foil stamping) 등이 있다.

기상 성막법은, 진공 증착(예를 들면 저항 가열형 진공 증착, 전자빔 증착·클러스터 빔 증착, 플래시 증착), 이온 도금(예를 들면 고주파 여기형 이온 도금, 활성화 반응성 증착), 스퍼터링(예를 들면 직류(DC) 스퍼터링, 고주파(RF) 스퍼터링, 평판형 마그네트론 스퍼터링, 듀얼 이온 빔 스퍼터링), 분자선에피택시(MBE), 펄스 레이저 디포지션 등의 PVD법(물리 증착)이나, 열CVD, 플라스마 CVD(PECVD), 유기 금속 기상 퇴적법(MOCVD), 클로라이드 CVD, 광(화학반응) CVD, 레이저 CVD, 원자층 성장법(ALE) 등의 CVD법(화학 증착)이 있다.

액상 성막법에는, 도금, 도포, 졸 겔법, 스핀 코트법 등이 있다.

또한, 이러한 성막법은, 패턴을 형성할 수 없는 경우가 있으므로, 예를 들면 레지스터에 의해서 패터닝 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 포토레지스트(photo lithography)나 스크린 인쇄 등에 의해서 패터닝하면, 고정밀도이고 고밀도인 패턴을 형성할 수 있다. 레지스터는, 성막법의 종류에 의해서 적당하게 선택하면 좋지만, 예를 들면, 에칭 레지스터, 솔더(solder) 레지스트, 도금 레지스터 등이 있다. 레지스터를 제거할 때는, 예를 들면 전기 분해법 등을 이용한다.

또한, 여기에서는 특히 도시하지 않지만, 통전로(92)의 외표면을 더 커버층으로 덮을 수도 있다. 이 커버층은, 전기 절연층과 같은 수법으로 형성하면 좋다.

도 6a에 기판(54)의 구성을 나타낸다. 기판(54)은, 소위 RFID이며, 아날로그 회로 및/또는 IC 칩 등으로 구성되어 있고, 모든 처리를 제어하는 중앙연산 처리장치가 되는 CPU와, 일시적인 데이터를 읽고 쓰기 위한 고속 메모리 RAM과, 프로그램을 격납하기 위해서 사용하는 읽기 전용 메모리 ROM과, 데이터를 격납하기 위해서 쓰기 가능한 메모리 EPROM과, 기판과 외부의 통신 제어를 실시하는 인터페이스와, 외부와 무선 통신 하거나, 외부 전파를 이용하여 전력을 공급하거나 하는 안테나와, 저항치 검출부를 적당하게 선택적으로 가진다. 또, 본 실시 형태에서는, 기판(54)에 가속도 센서도 설치되고 있다.

저항치 검출부는, 배선(97)이 접속되고, 전압치 또는 전류치의 계측에 의한 통전로(92)의 저항치의 검출과 동시에, 이 값을 디지털 정보(물론, 아날로그 신호 처리여도 좋다.)로 변환하여 CPU에 제공한다. 결과, 저항치 데이터는 EPROM에 격납된다.

가속도 센서는, 기판(54)의 진동이나 변위 및/또는 변형 등을 검지하고, 드릴(40)의 변위량 데이터를 산출한다. 이것에 의해, 드릴(40)의 가동 상황(편차폭, 구부러짐, 소위 위축 등)을 파악할 수 있다. 변위량 데이터는, EPROM에 격납된다. 또, 가속도 센서로서는, 일반적으로 알려져 있는 진동 방식, 광학적 방식 외에, 정전 용량형, 피에조 저항형, 가스 온도 분포형 등의 반도체 방식 등의 각종의 방식을 들 수 있다.

EPROM에 격납되는 저항치 데이터나 변위량 데이터는, 관리자가 정보 수집하는 수시 타이밍이나, 정기적인 타이밍 혹은 부정기인 타이밍에 의해, 안테나를 통해 외부(정보 수집 장치(100))에 송신된다. 물론, 각종의 취득 데이터의 송신은, 유선 방식이나 무선 방식인지는 묻지 않으며, 아날로그 신호 방식이어도 디지탈 신호 방식이어도 좋다.

ROM 또는 EPROM에는, 이 드릴(40)의 개체를 식별하기 위한 정보(개체 식별 정보)가 격납되고 있고, 정보 수집 장치(100) 측에서는, 개체 식별 정보에 대응하여, 절삭 가공 장치(10)의 종류나 설치 장소(설치 회사) 등을 등록하여 둘 수 있다. 이것에 의해, 각 드릴(40)을 개별적으로 관리할 수 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 이 기판(54)의 일부는, IC 칩을 이용한 소위 RFID 기술을 채용하고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 다른 기술을 이용해도 좋다.

<브릿지 회로의 구성>

통전로(92)의 결선(結線)은, 필수는 아니지만, 도 6b 및 도 6c에 나타내듯이, 브릿지 회로를 이용하는 것이 가능하다. 이 브릿지 회로의 배선 또는 저항 R은, 배선(97)의 도중 및/또는 기판(54) 내에 구성하면 좋고, 입력 전압을 E, 출력 전압을 e로서, 출력 전압의 변화량으로부터, 비틀림량을 산출할 수 있다. 물론, 이 브릿지 회로 자체도 측정 대상인 절삭 헤드에 대해서 직접적으로 패턴 형성(패터닝) 해도 좋다.

도 6b의 (A)는, 1개의 통전로(92)를 이용하는 경우의 1 게이지법의 브릿지 회로가 된다. 도 6b의 (B)는, 2개의 통전로(92)를 직렬로 배치하여 1 게이지로서 이용하는 경우의 2 계열 1 게이지법의 브릿지 회로가 된다. 이 2개의 통전로(92)는, 예를 들면 부재의 표리(表裏)에 동(同) 방향으로 배치하고, 휨 성분을 제거하면서, 인장·압축 성분을 계측하는 경우 등에 이용된다. 도 6b의 (C)는, 직렬로 배치되는 2개의 통전로(92)를 세트로 하고, 2 세트를 병렬로 배치한 4 게이지법의 브릿지 회로가 된다. 예를 들면, 4개의 통전로(92)를, 주상 부재(柱狀部材)의 둘레 방향의 균등 간격이 되는 4개소에, 축 방향을 따라서 배치함으로써, 인장·압축 성분을 검출하는 경우 등에 이용할 수 있다. 도 6b의 (D)는 2개의 통전로(92)를 이용하는 경우의 2 게이지법의 브릿지 회로가 된다. 2 게이지법에서는, 2개의 통전로(92)의 측정 방향(신축 방향)을 다르게 하고, 각각의 응력을 측정하는 2 게이지 2 액티브법이나, 2개의 통전로(92)의 측정 방향(신축 방향)을 함께 하고, 일방을 더미로서 이용하는 2 게이지 1 액티브 1 더미법 등에서 이용할 수 있다.

도 6c의 (A)는 2개의 통전로(92)를 브릿지의 대변(對邊)에 결선하는 대변 2 게이지법의 브릿지 회로가 된다. 예를 들면, 2개의 통전로(92)를, 드릴(40)의 표리에 동 방향으로 배치함으로써, 휨 성분을 제거하면서, 인장·압축 성분을 계측하는 경우 등에 이용할 수 있다. 도 6c의 (B)는, 4개의 통전로(92)를 브릿지의 각 변에 결선하는 4 게이지법의 브릿지 회로가 된다. 4개의 통전로(92) 중 2개를 드릴(40)의 원주상 부재의 둘레 방향을 따라서 배치하고, 다른 2개를 축 방향으로 배치함으로써, 축력을 계측하는 경우 등에 이용할 수 있다. 이 4 게이지법은, 토크 등이나 휨 등을 계측할 때에도 이용할 수 있다.

또한, 여기에서는 휘트스톤 브릿지 회로(Wheatstone bridge circuit)를 예시했지만, 그 외의 브릿지 회로로서, 빈 브릿지 발진 회로(Wien bridge oscillation circuit), 맥스웰 브릿지 교류 회로(Maxwell bridge AC circuit), 헤비사이드 브릿지 교류 회로(Heaviside bridge AC circuit), 소벨 네트워크 브릿지 고주파 회로(Sobel network bridge high frequency circuit), 셰링 브릿지 회로(Schering bridge circuit), 카일 포스터 브릿지 교류 회로(Kale Foster bridge AC circuit), 앤더슨 브릿지 회로(Anderson bridge circuit) 등을 이용해도 좋지만, 직류로서의 이용에서는, 휘트스톤 브릿지 회로를 선정하면 좋다.

도 7의 (A)에 정보 수집 장치(100)의 하드 구성을 나타낸다. 이 정보 수집 장치(100)는, 소위 서버이며, 중앙 연산 처리장치가 되는 CPU, 일시적인 데이터를 읽고 쓰기 위한 고속 메모리 RAM과, 메인보드 프로그램을 격납하기 위해서 사용하는 읽기 전용 메모리 ROM과, 데이터를 격납하기 위해서 쓰기 가능한 하드 디스크 HDD와, 외부의 통신 제어를 실시하는 인터페이스와, 드릴(40)과 무선 통신 하는 안테나를 갖는다. 또, 이 안테나는, 정보 수집 장치(100)의 하드웨어를 구성하는 서버 내에 배치되어 있는 경우에 한정되지 않고, 각 절삭 가공 장치(10)의 드릴(40)의 부근에 배치된 안테나 혹은 중계 안테나여도 좋고, 이 정보 수집 장치(100)는, 절삭 가공 장치(10)의 각각에 일체적으로 설치되고 있어도 좋다.

도 7의 (B)에 정보 수집 장치(100)의 프로그램 구성을 나타낸다. 정보 수집 장치(100)는, 정보 정리부, 정보 분석부, 알람 표시부, 사용 이력 유지부, 메인터넌스 이력 유지부(maintenance 履歷保持部), 공구 발주 지시부, 가공 조정부를 갖는다. 정보 정리부는, 이미 말한 드릴(40)의 개체 식별 정보에 대응하여, 절삭 가공 장치(10)의 명칭, 소재지, 설치 장소, 설치 방위, 통전로부의 절삭 헤드(30)의 각종 정보, 관리자(연락처) 등의 외에, 각 드릴(40)로부터 수집된 저항치 데이터(전압치 데이터, 전류치 데이터) 및 변위량 데이터를 시계열로 축적한다. 즉, 각 드릴(40)에 설치되는 센서의 센싱 목적에 대응하여, 절삭 공구의 접힘, 감소, 진동, 온도 등의 각종 데이터를 축적할 수 있다.

정보 분석부는, 본 발명에서의 교환 판정부, 사용 판정부, 공구 식별부를 겸하는 것으로, 수집된 드릴(40)의 개체 식별 정보, (전기) 저항치 데이터 및 이동량 데이터를 해석하고, 각 드릴(40)에 대응하여, 가공품질 판단, 교환 타이밍의 판단, 이상 판단 등을 실시한다. 가공품질 판단은, 드릴(40)의 진동 레벨에 의해서, 가공 시의 소위 위축 등을 판단할 수 있다. 교환 타이밍은, 칼끝의 마모량, 드릴(40) 자체의 곡선이나 파단 등의 손상 상태, 가동 시간, 위축 상태 등을 판단한다. 이상 판단은, 예를 들면 시간의 추이에 수반하여 비정상인 수치가 나타나지 않았는가 등으로 판단할 수 있다. 또한 이상 판단으로서, 통전로부의 절삭 헤드(30)로부터 수집된 데이터에 근거하여 절삭 가공 장치(10) 측에 트러블이 생기지 않았는지(예를 들면, 드릴(40)의 회전수의 이상 저하나 이상 소비 전력, 이상 가공 부하) 등을 해석·판정할 수도 있다. 알람 표시부는, 정보 분석부가, 그 분석 결과에 이상 데이터가 포함된다고 판단했을 때에, 오퍼레이터에게 메인터넌스 알람, 경보를 출력(화면, 문자, 발광, 소리 등에 의해서 통지)하는 처리를 실시하도록 구성해도 좋다. 가공품질이 악화되었을 경우도 알람을 발생시켜도 좋다. 사용 이력 유지 부재는, 각 날(刃物)의 개체 식별로 대응될 수 있는 사용시간이나 경과 상으로 얻을 수 있던 각종의 데이터를 사용 이력 정보로서 보존하도록 해도 좋다. 메인터넌스 이력 유지부는, 절삭 헤드(30)의 메인터넌스 이력을 보존하도록 해도 좋다.

공구 발주 지시부는, 정보 분석부에서 교환 타이밍으로 판정되었을 경우에, 그 절삭 헤드(30)(드릴(40))를 발주하기 위한 발주 정보를 자동 생성하는 모드를, 유저에 의한 사전의 모드 선택에 의해서 설정 할 수 있도록 구성할 수 있다. 이 발주 정보는, 공구 발주부에 의해서 인터넷 등을 경유하여 외부의 매입처의 서버에 송신되고, 결과, 매입처로부터, 새로운 드릴(40)이 자동 납품된다.

가공 조정부는, 정보 분석부에 의해서 분석된 가공품질에 근거하여, 가공 방법을 조정(변경)하는 지시 정보를 생성하고, 그 지시 정보를, 절삭 가공 장치(10)의 제어부에 송신한다. 예를 들면, 드릴(40)로부터 검출되는 곡도(曲度, degree of curve), 편차폭 등(을 포함함)이 큰 경우는, 드릴(40)의 회전수를 내리거나(또는 높이거나), 피가공물과의 상대 변위 속도를 늦게 하거나(또는 빠르게 하거나) 하는 지시 정보를 생성한다. 동일하게, 드릴(40)로부터 검출되는 온도가 높은 경우는, 쿨런트량을 증가시키거나, 드릴(40)의 회전수를 내리거나 하는 지시 정보를 생성한다.

또한, 본 실시 형태의 정보 분석부는, 드릴(40)에 포함되는 복수의 통전로(92)의 출력치를 정기적으로 계측함으로써, 예를 들면, 일부의 통전로(92)의 고장을 파악할 수 있다.

이상에 의하면, 절삭 가공 장치(10)에 복수의 통전로부의 절삭 헤드(30)를 배설함으로써, 절삭 헤드(30)에 생기는 비틀림 및/또는 변위(비틀림 정보로부터 환산할 수 있는 각종 정보나 데이터)를 검지하는 것이 가능해진다. 이 검지 결과는, 정보 수집 장치(100)에 의해서, 유선 및/또는 무선으로 접속되어 회수되므로, 객관적인 데이터로서 활용할 수 있다. 또 예를 들면, 데이터 회수를 자동화할 수 있음과 동시에, 대략 리얼타임으로 관측·수집하는 것이 가능해지고, 절삭 헤드(30)의 변형량이나 비틀림 등에서 내부 응력 변화 등을 파악할 수 있다. 이 상황에 근거하여, 가공품질이나, 교환 타이밍, 가공 트러블의 발생 타이밍, 가공품질 이상이 생긴 개소 등을 판단할 수도 있게 된다. 또, 통전로의 전기 저항치에 연관된(connected) 응력 데이터의 취득은, 가속도 센서나 진동계 등의 각종 센서로부터 취득되는 정보와 달리, 측정 대상물의 가속도적 변위나 진동이 다스려진 후의 정지 상태에도, 비틀림의 현재값 정보(잔류 비틀림을 포함함)나 비틀림 이력 정보로부터, 측정 대상물의 현재 상태를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해진다.

특히 본 실시 형태의 절삭 헤드(30)는, 통전로(92)가 인쇄 등에 의해서 직접 형성되므로, 박리 등이 생기기 어렵고, 장기간(예를 들면 수십년)에 걸쳐 안정되게 내부 응력을 파악할 수 있다. 또한, 하나의 절삭 헤드(30)에 대해서, 복수의 통전로(92)가 형성되므로, 예를 들면, 동일 방향으로 배치되는 복수의 통전로(92)(자세한 것은 후술)의 출력을 얻을 수 없다는 등이라고 말하는 경우에는, 절삭 헤드(30)의 상기 개소가 손상 혹은 파손하거나, 일방의 통전로(92)가 단선하거나, 일부에 손상을 받거나 하고, 장해가 생기고 있다고 판단할 수 있다. 결과, 확인해야 할 개소의 특정이 용이해지고, 또한 확인해야 할 사항의 명확화나 사전 대책의 검토 등을 할 수 있게 되어, 재빠르게 메인터넌스가 된다. 또, 일방의 통전로(92)가 고장나 있는 동안도, 타방의 통전로(92)를 이용하여 응력을 검출할 수 있으므로, 이 다중화 구조에 의해서, 계측을 장기간에 걸쳐 안정적으로 계속할 수 있다.

또, 전기 절연층(91)도, 인쇄나 스퍼터링 등에 의해서, 부재 표면에 직접 형성되므로, 장기간(예를 들면 수십년)에 걸쳐 박리나 탈락 등이 생기기 어려워진다. 결과, 이 전기 절연층(91)의 외표면에 직접 형성되는 통전로(92)에 의해, 안정되게 비틀림이나 내부 응력을 파악할 수 있다.

또한 본 실시 형태의 절삭 헤드(30)는, 제1 통전로(93)와 제2 통전로(94)를 가지므로, 다 방향의 응력을 동시에 계측할 수 있다. 따라서, 절삭 헤드(30)에 작용하는 외력을 보다 상세하게 파악하는 것이 가능해지고, 분석하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는 절삭 헤드(30)로서 드릴(40)을 채용했지만, 다른 가공 공구나 홀더에 적용할 수 있다.

또, 상기 실시 형태에서는, 가공 공구가 되는 드릴(40)에 통전로(92)를 직접 형성하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 11의 (A)에 나타내는 금속이나 세라믹스, 강화 수지 등의 플레이트재(300)에 대해서, 통전로(92)를 형성하고, 이 플레이트재(300)를 가공 공구나 홀더에 나사나 접착제 등으로 고정할 수도 있다. 본 실시 형태의 플레이트재(300)에는, 적어도 2개소에, 볼트나 리벳, 용접 등에 의해서, 가공 공구나 홀더에 접합하기 위한 계합부(302)가 형성된다. 따라서, 이 플레이트재(300)는, 가공 공구나 홀더의 변형에 연동하여, 신장, 수축, 비틀림 등이 생긴다. 이 플레이트재(300)에는, 제1 방향(X)으로 왕복하는 제1 통전로(93)가 복수(여기에서는, 4개) 매트릭스상(matrices 狀)으로 배치된다. 구체적으로는, 제1 방향(X)으로 떨어진 복수와, 제1 방향(X)과 직각이 되는 제2 방향(Y)으로 떨어진 복수 개소에 의해서 구성되는 격자형으로 배치된다. 이와 같이, 제1 통전로(93)를 매트릭스상으로 배치하면, 각 제1 통전로(93)의 출력의 차분(差分, difference)으로부터, 플레이트재(300)의 제1 방향(X)을 축으로 하는 비틀림(화살표 P 참조)에 관해서도 검지하는 것이 가능해진다. 또, 제1 방향(X)의 응력에 관해서는, 제1 통전로(93)의 일부가 고장나도, 다른 제1 통전로(93)로 검지할 수 있다

예를 들면 도 11의 (B)에 나타내는 플레이트재(300)와 같이, 제1 방향(X)으로 왕복하는 제1 통전로(93)를 복수(여기에서는, 2개), 제2 방향(Y)으로 왕복하는 제2 통전로(94)를 복수(여기에서는, 2개), 매트릭스상으로 배치해도 좋다. 제1 통전로(93)는, 제2 방향(Y)으로 떨어진 장소에 한 쌍 배치된다. 제2 통전로(94)는, 제1 통전로(93)에 대해서 제1 방향(X)으로 떨어진 장소에서, 그리고, 서로 제2 방향(Y)으로 떨어진 장소에 한 쌍 배치된다. 플레이트재(300)에는, 양단 근방에서, 제2 방향(Y)으로 떨어진 개소에 한 쌍의 계합부(계합공)(302)가 형성된다. 이와 같이 하면, 제1 방향(X)의 신축에 더하여, 제2 방향(Y)의 신축을 검출하는 것이 가능해진다. 또, 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)의 쌍방에 직각이 되는 제3 방향(Z) 회전의 굽힘 모멘트(화살표 Q 참조)에 대해서도, 검지할 수 있다.

또 예를 들면 도 11의 (C)에 나타내는 플레이트재(300)와 같이, 제1 방향(X)으로 왕복하는 제1 통전로(93)를 복수(여기에서는, 2개), 제2 방향(Y)으로 왕복하는 제2 통전로(94)를 복수(여기에서는, 2개)를, 서로 지그재그형으로 매트릭스상으로 배치해도 좋다. 구체적으로는, 제1 통전로(93)는, 제1 방향(X) 그리고 제2 방향(Y)으로 떨어진 장소에 한 쌍 배치된다. 제2 통전로(94)도, 제1 방향(X) 그리고 제2 방향(Y)으로 떨어진 장소에 한 쌍 배치된다. 이와 같이 하면, 제1 방향(X)의 신축, 제2 방향(Y)의 신축, 제1 방향(X)을 축으로 하는 비틀림(화살표 P 참조), 제2 방향(Y)을 축으로 하는 비틀림(도시 생략), 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)의 쌍방에 직각이 되는 제3 방향(Z) 회전의 굽힘 모멘트(화살표 Q 참조) 등, 여러 가지 비틀림을 검지할 수 있다.

이러한 통전로 부착 부재(플레이트재(300))는, 예를 들면 도 12에 나타내듯이, 볼트에 의해서 가공 공구나 홀더에 설치된다. 따라서, 이러한 복수의 플레이트재(300)를, 여러 가지 방향을 따라서 배치함으로써, 보다 다양한 응력 계측을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 통전로부의 가공 공구나 홀더는, 상기 실시 형태로 나타낸 형태로 한정되지 않는다.

다음으로, 상기의 통전로의 각종 상세에 대하여 설명한다. 또, 본 발명이 적용되는 것은, 여기서 제시하는 내용에 한정되지 않는다.

<통전로가 형성되는 장소>

가공 공구나 홀더에 대해서 통전로가 형성되는 장소는, 부재의 표면, 이면, 표리면의 쌍방, 측면, 둘레면(周面) 등이다. 내부 공간을 갖는 부재의 경우는, 내주면과 외주면의 일방 또는 쌍방이다. 또, 부재의 두께부(肉部) 내에 홈 또는 구멍이 존재하는 경우에, 그 홈 또는 구멍에 통전 재료를 적층하거나, 충전함으로써, 부재의 두께부 내에 통전로를 형성하는 것도 가능하다.

<통전로의 층 상태>

통전로의 층 상태는, 도 3 등으로 나타낸 단층에 한정되지 않고, 2층 이상의 다층 구조를 채용할 수 있다. 통전로를 복수층의 적층 구조로 할 때는, 중간층으로서 전기 절연 재료를 개재시킨다. 가장 외측의 통전로에는 보호층을 형성하는 것이 바람직하다.

<통전로의 형상>

통전로의 형상은, 직선이나 곡선 등의 선상(線狀), 평면이나 곡면 등의 면상(面狀), 복수의 평면이나 곡면, 그 외의 면을 조합한 입체 형상(중공, 중실의 쌍방을 포함함) 등이 있다. 면상의 통전로의 경우, 통전로 자체를 면상으로 구성하는 경우의 외에도, 지그재그 형상이나 매트릭스 형상, 격자 형상, 나선 형상과 같이, 선상의 배선을 평면·곡면 영역 내에서 넓어지도록 배치하거나 또는 적층하는 것에 의해서, 실질적으로 면상으로 하는 경우도 포함한다. 이 면상의 통전로에는, 원주의 부분 또는 전부 표면, 원추의 부분 또는 전부 표면, 구체의 부분 또는 전부 표면에 의해서, 곡면 형상으로 할 수도 있다. 면상의 통전로의 외형은, 링 형상(환상), 통 형상(내주면, 외주면), 사각 형상, 다각 형상, 원 또는 타원 형상, 이형 형상(different shape), 및 이러한 조합 등을 들 수 있다.

<통전로의 수>

통전로의 배치 수는, 단수의 경우와, 복수의 경우가 있다. 또, 통전로가 면상이 되는 경우, 이것을 복수 배치하는 패턴으로서, 직선형을 따라서 복수의 통전로를 나열하여 배치하는 경우, 곡선형(원형을 포함함)을 따라서 복수의 통전로를 나열하여 배치하는 경우, 나선형을 따라서 복수의 통전로를 나열하여 배치하는 경우, 매트릭스·격자형의 복수의 통전로를 배치하는 경우, 다층으로 복수의 통전로를 배치하는 경우, 입체적으로 복수의 통전로를 배치하는 경우 등이 있다. 또, 통전로가 링 형상(환상)이 되는 경우는, 예를 들면, 동심원상 또는 대략 상사(相似) 형상으로 복수의 통전로를 배치할 수도 있다. 물론, 동심이 아니면 안된다고 하는 것이 아니라는 것은 말할 필요도 없다. 동일하게, 복수의 소선(素線, strand)을 평행 상태 또는 적층 상태로 배치함으로써, 복수의 통전로를 인접 배치할 수도 있다.

<통전로의 소재>

통전로의 소재에는, 알루미늄, 동, 은, 금, 백금, 철, 탄소 등의 어느 하나 또는 하나 이상을 주성분으로 하는 재료 및/또는 이러한 복합재료, 혹은, 이것들을 주성분으로 하지 않는 재료를 포함한다. 또 이 외에, PVC법이나 CVD법 등의 성막법에 의해서, 통전로나 절연층을 형성하는 것이 가능하고, 그것들에는, 예를 들면, 산화물의 박막, 플루오르화물의 박막, 질화막, 탄화막 등이 있다. 산화물의 박막은, Al2O3(산화 알루미늄, 알루미나), CeO2(산화 세륨), Cr2O3(산화 크로늄), Ga2O3(산화 갈륨), HfO2(산화 하프늄, 하프니아), NiO(산화 니켈), MgO(산화 마그네슘, 마그네시아), ITO(In2O3+SnO2) 산화 인듐 주석(Indium tin oxide), Nb2O5(5산화 니오브), Ta2O5(5산화 탄탈), Y2O3(산화 이트륨, 이트리아), WO3(산화 텅스텐), TiO(일산화 티탄), Ti3O5(5산화 티탄), TiO2(이산화 티탄, 이산화티타늄), ZnO(산화 아연), ZrO2+TiO2(복합 산화물), ZrO2(산화 지르코늄, 산화 지르코늄) 등을 포함한다.

플루오르화물의 박막은, AlF3(플루오르화 알루미늄), CaF2(플루오르화 칼슘), CeF3(플루오르화 세륨), LaF3(플루오르화 란탄), LiF(플루오르화 리튬), NaF(플루오르화 나트륨), MgF2(플루오르화 마그네슘), NdF3(플루오르화 네오디뮴), SmF3(플루오르화 사마륨), YbF3(플루오르화 이테르븀), YF3(플루오르화 이트륨), GdF3(플루오르화 가돌리늄) 등을 포함한다.

질화막은, TiN(질화 티탄), CrN(질화 크롬), TiCN(탄질화 티탄), TiAlN(질화 티탄 알루미늄), BN(질화 붕소), AlN(질화 알루미늄), CN(질화 탄소), BCN(질화 붕소 탄소) 등을 포함한다.

탄화막은, DLC(다이아몬드 라이크 카본, Diamond-like Carbon), TiC(탄화 티탄), SiC(탄화 규소), BC(탄화 붕소), WC(탄화 텅스텐) 등을 포함한다.

그 밖에도, iZO, 그라펜, 폴리아세틸렌(polyacetylene), SnO2(이산화 주석) 등도 있다.

통전로의 색으로서는, 투명, 불투명, 반투명, 백색, 회색, 은색, 흑색, 적색, 갈색 등 여러 가지 다양한 색을 들 수 있다. 부재가 유리 등의 투명, 반투명의 경우는, 통전로도 투명 또는 반투명으로 하는 것이 바람직하다.

<통전로의 기능>

통전로에 의해서 실현되는 센싱 기능으로서, 기계량 계측, 열·온도 계측, 광·방사선 계측, 전기 계측, 자기 계측, 화학 계측 등이 있다. 기계량 계측은, 가속도 센서 등의 가속도, 스트레인 게이지(비틀림 게이지), 로드 셀, 반도체 압력 센서 등의 힘, 음파(마이크로폰), 초음파 등의 진동 등을 포함한다. 열·온도 계측은, 서미스트, 저항측온체, 열전대(이 경우, 상이한 전기 전도성의 통전로의 양단에 접점을 형성하고, 온접점과 냉접점으로 하는 것에 의해서 실현될 수 있다.) 등의 접촉식 센싱, 방사 온도계 등의 비접촉식 센싱 등을 포함한다. 광·방사선 계측은, 광 센서, 광전 소자, 포토 다이오드 등의 광 검지, 적외선 검지, 방사선 검지 등을 포함한다. 전기 계측은, 전기장, 전류, 전압, 전력 등을 포함한다. 자기 계측은 자기 센서 등을 포함한다. 화학 계측은, 냄새 검지, 이온 농도 검지, 가스 농도 검지 등을 포함한다.

또한, 통전로 단독 혹은 다른 회로나 소자와의 연계에 의해서 실현되는 센서는, 시간을 측정하는 시계 센서, 광위치 센서(PSD), 리밋트 스위치 등의 위치 센서, 초음파 거리계, 정전 용량 변위계, 광학식 측거(optical distance measurement), 전자파 측거(electromagnetic wave distance measurement) 등의 거리 센서, 차동 트랜스, 리니어 엔코더 등의 변위 센서, 레이저 도플러(laser Doppler) 진동 속도계, 레이저 도플러 유속계 등의 속도 센서, 포텐셔미터(potentiometer), 회전각 센서 등의 회전각 센서(rotating angle sensor), 타코 제네레이터(tacho generator), 로터리 엔코더 등의 회전수 센서(rotational speed sensor), 자이로 센서, 1차원 화상 리니어 이미지 센서 등의 각속도 센서(angular velocity sensor), CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서 등의 이차원 화상 센서, 스테레오 화상 센서, 누액 센서(liquid leakage sensors)(리크 센서(leak sensor)), 액검지 센서(liquid detection sensor)(레벨 센서) 등의 액 센서(liquid sensor), 경도 센서, 습도 센서, 유량 센서, 경사 센서, 지진 센서 등을 포함한다.

또한, 통전로로 실현되는 비틀림 센서의 사용법에는, 하중 측정(로드 셀), 변위 측정, 진동 측정, 가속도 측정, 토크 측정(트랜스듀서), 압력 측정, 코리올리력 계측 등을 포함한다. 또, 이 외에, 통전로의 전기 저항치의 변화로부터 환경 온도를 계측하도록 해도 좋다. 이 경우, 통전로는 소위 저항 온도계로서 이용하는 것을 의미하고, 상기 통전로의 배설 대상인 모재의 배설 부위가, 열신축이나 변형의 영향을 받기 어려운 곳을 선정하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 유한의 소정의 온도 범위에서의 열팽창 계수가 실질적으로 영(0)이 되는 소재, 구체적으로는 페로브스카이트계의 소재나 비스무트·란탄·니켈(bismuth·lanthan·nickel) 산화물계의 소재여도 좋고, 또 부(負, -)의 열팽창 계수를 갖는 소재와, 이것과 절대값이 대충 같게 정(正, +)의 열팽창 계수를 갖는 소재를 조합하거나, 혹은 정의 열팽창 재료와 부의 열팽창 재료를 미세 구조로서 조합하여 나노 콤포짓(nano composite)화 시키는 등 열팽창률을 영으로 하도록 구성한 재료를 조합하여 이용해도 좋다. 이와 같이 하면, 외력에 기인한 모재의 변형에 수반하는 통전로의 전기 저항치 변화와, 환경 온도의 변화에 수반하는 통전로의 전기 저항치 변화를, 명확하게 구분하는 것이 가능해진다.

또한, 통전로 내 또는 이 통전로와는 다른 장소가 되는 모재 상에, 압전 소자를 배치하는 것, 혹은, 압전 소자 구조를 갖는 통전로를 설치하는 것이 가능하다. 통전로 내에 압전 소자 혹은 압전 소자 구조를 갖는 통전로를 설치하면, 압전 소자 혹은 압전 소자 구조를 갖는 통전로에 가해지는 외력을 센싱 하거나, 압력 변화에 수반하여 발생되는 피에조 전류(기전력)를, 통전로나 회로 등의 작동에 제공할 수 있다. 예를 들면, 모재와 외부 부재에 의해서 협지될 수 있는 장소에 압전 소자 혹은 압전 소자 구조를 갖는 통전로를 설치하고, 그 협지력의 변화(예를 들면 진동)를 이용하여 압전 소자에 기전력을 발생되게 하고, 그 기전력을, 통전로의 센싱의 전원으로서 활용할 수도 있다.

이와 같이, 통전로 내 또는 이 통전로와는 다른 장소가 되는 모재 상에, 펠티에 소자(Peltier device) 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로를 설치하는 것도 가능하다. 통전로 내에 펠티에 소자 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로를 설치하면, 모재 내 또는 모재와 외부 부재 사이에 온도차를 발생되게 할 수 있다. 예를 들면, 온도 변화가 생기기 쉬운 장소에 펠티에 소자 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로를 설치하여 배치하고, 장소에 의한 온도차를 펠티에 소자 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로에 대한 통전에 의해서 강제적으로 상기 온도차를 없앨 수 있다. 즉, 온도차가 발생하고 있는 장소에서, 발생하고 있는 온도차의 고온 측에 펠티에 소자 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로의 흡열부를 설치하고, 저온 측에 발열부를 설치하고 펠티에 소자 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로에 급전함으로써 원래의 고온측을 냉각하고, 동시에, 저온측을 가열하여 온도차를 해소하는 것이지만, 고온측과 저온측이 바뀌는 경우에는, 통전 방향을 역전시킴으로서, 흡열측과 발열측을 교번시키는 것이 가능해진다. 따라서, 이 교번을 제어하면, 적당의 부위를 따뜻하게 하거나, 냉각하거나 하여 소망한 온도에 제어하는 것이 가능해진다. 물론, 원래의 고온측을 가열하고, 저온측을 냉각하도록 구성해도 좋다. 또, 펠티에 소자 혹은 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로의 발열부에는 히트 싱크 구조를 설치하고 열방산(heat dissipation)을 향상시킬 수 있다. 펠티에 소자 구조를 갖는 통전로는, P형 반도체와 N형 반도체에 의한 PN 접합을 직렬 접속시키고, 통전 방향이 N→P가 되는 접합부끼리의 집합에 의한 영역과, 통전 방향이 P→N이 되는 접합부끼리의 집합에 의한 영역을 설치함으로써 구성 가능하고, 예를 들면, P형 반도체와 N형 반도체의 각종의 종래 공지의 반도체 소재를 적당 영역에 적층하는 등 형성하면서, N→P의 접합부와, P→N의 접합부의 각각 금속 등의 도전성 소재, 혹은 반도체 소재를 적층 과정에서 설치하는 것도 구성하는 것이 가능하다.

다음으로, 본 발명이 적용될 수 있는 가공 공구 또는 홀더의 구성예를, 형태적 관점이나 통전로의 배치 등으로부터 그 일부를 소개한다. 또, 통전로에 대해서는, 응력의 검출 방향을 화살표로 나타낸 것으로, 상세한 배선 구조의 도시는 생략한다.

도 10의 (A)의 가공 공구 또는 홀더(400A)는, 단면 사각 또는 마름모형(菱形, rhombus shape), 사다리꼴 등의 축부재(410A)에 대해서, 통전로(92)가 둘레 방향 및 축 방향으로 복수 배치된 것이다. 이 모양의 구체적인 예로서, 절삭 바이트 등을 들 수 있다.

도 10의 (B)의 가공 공구 또는 홀더(400A)는, 단면 원 또는 타원 형상 등의 축부재(410A)에 대해서, 통전로(92)가 둘레 방향 및 축 방향으로 복수 배치된 것이다. 이 모양의 구체적인 예로서, 드릴이나 절삭 바이트 등을 들 수 있다.

도 11의 (A)의 가공 공구 또는 홀더(500A)는, 면 방향으로 넓어지는 판상의 플레이트재(510A)에 대해서 통전로(92)가 면 방향으로 복수 배치된 것이다. 이 모양의 구체적인 예로서, 커터나 프라이즈 등이 있다. 또, 플레이트재(510A)의 외형은 특히 한정되지 않고, 방형(方形, square), 원형(circular), 적원형(積圓形, oval), 타원형(長圓形, ellipse), 사다리꼴(台形, trapezoid) 등, 여러 가지 형상으로 할 수 있다. 또, 면 전체에 대해서, 균등 또는 분산시키도록, 다수의 통전로(92)를 형성하는 것도 바람직하다.

도 11의 (B)의 가공 공구 또는 홀더(500B)는, 면 방향으로 넓어지는 띠모양의 플레이트재(510B)에 대해서 통전로(92)가 면 방향으로 복수 배치된 것이다. 이 모양의 구체적인 예로서, 커터나 팁 등이 있다.

도 11의 (C)의 가공 공구 또는 홀더(500C)는, 판상의 플레이트를 단면 L자 형상으로 굴곡 시킨 L자 플레이트재(510C)에 대해서, 통전로(92)가 복수 배치된 것이다. 이 경우, 통전로(92)는, L자 플레이트재(510C)의 굴곡선에 걸치도록 배치하는 것도 바람직하다.

도 11의 (D)의 가공 공구 또는 홀더(500D)는, 판상의 플레이트를 만곡시킨 플레이트재(510D)에 대해서, 통전로(92)가 복수 배치된 것이다.

도 12의 (A)의 가공 공구 또는 홀더(600A)는, 사각 통상의 부재(610A)에 대해서, 내주측 및/또는 외주 측에 통전로(92)가 복수 배치된 것이다.

도 12의 (B)의 가공 공구 또는 홀더(600B)는, 원통형의 부재(610B)에 대해서, 내주측 및/또는 외주 측에 통전로(92)가 복수 배치된 것이다. 여기에서는 특히, 플랜지 또는 림이 형성되고 있고, 이 플랜지에 대해서도 통전로(92)가 형성된다.

도 13의 (A)의 가공 공구 또는 홀더(700A)는, 중공 또는 중실이 되는 대략 입방체, 대략 원통체, 대략 구체(球體, sphere)의 부재(710A)에 대해서, 내주측 및/또는 외주 측에 통전로(92)가 복수 배치된 것이다.

도 13의 (B)의 가공 공구 또는 홀더(700B)는, 중공 또는 중실이 되는 구상(부분구(部分球, partial sphere)를 포함함)의 부재(710B)에 대해서, 내주측 및/또는 외주 측에 통전로(92)가 복수 배치된 것이다. 구상의 부재(710B)의 경우는, 위도 방향과, 경도 방향을 따라서 응력을 계측할 수 있도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 모양의 구체적인 예로서, 드릴용의 홀더(척) 등을 들 수 있다.

본 실시 형태에서는, 통전로(92)에 의해서 가공 공구 또는 홀더의 응력을 계측하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 가공 공구 또는 홀더의 변화에 수반하여 통전로(92)가 함께 변화하고, 통전로(92)의 전기적 변화에 의해서 검지할 수 있는 것이면, 다른 계측에 이용할 수 있다. 구체적으로는, 변위(가속도, 회전), 온도 변화, 표면의 압력 변화 등을 들 수 있다.

또, 본 발명의 가공 공구 또는 홀더의 재료는, 금속 이외에도 여러 가지로 선택할 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 또는 복합재료(탄소섬유 강화 플라스틱, 실리카 섬유강화 플라스틱 등)여도 좋다.

<통전로의 구체적인 예>

다음으로, 가공 공구 또는 홀더의 부재 표면에 형성되는 통전로의 구성에 대해 더 설명한다. 통전로(92)는 단일 재료로 구성되어 있어도 좋지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 14의 (A)의 통전로(92)는, 일 방향으로 왕복하도록 연장되는 검지 영역(K)과, 그 외의 배선 영역(H)에서, 다른 재료가 이용된다. 예를 들면, 배선 영역(H)은 양도체 재료, 검지 영역(K)은 저항체 재료로 구성한다. 이와 같이 하면, 배선 영역(H)의 통전로(92)가 변형해도 저항치 변동은 작고, 검지 영역(K)의 통전로(92)가 변형하면 저항치 변동이 커진다. 결과, 검지 영역(K)의 부재 변화만을 효율적으로 검출할 수 있다.

또, 복수 방향의 응력을 검지하는 경우, 제1 방향으로 왕복하도록 연장되는 제1 통전로(93)와, 제2 방향으로 왕복하도록 연장되는 제2 통전로(94)를 서로 독립(이반)하여 형성해도 좋지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 14의 (B) 및 (C)의 통전로(92)는, 제1 통전로(93)와 제2 통전로(94)가 겹치도록 형성된다. 또, 제1 통전로(93)와 제2 통전로(94) 사이에는 전기 절연층(91)이 개재되어 있다. 이와 같이 하면, 좁은 장소에서도, 다방향의 복수의 통전로 또는 센서 구조를 중첩 형성할 수 있게 된다.

또한, 통전로(92)는 선상 또는 띠모양으로 구성되는 경우로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 15의 (A) 및 (B)에 나타내는 통전로(92)는, 일방의 전극(95A)과, 타방의 전극(95B)과, 원형 평면상(圓形平面狀, circular planar shape )이 되는 면상 저항 배선(95C)을 구비하는 구조가 되고 있다. 구체적으로는, 평면상의 면상 저항 배선(95C)의 위(또는 아래)에, 한 쌍의 빗살모양(櫛齒狀, comb tooth)이 되는 전극(95A, 95B)이 적층된다. 한 쌍의 빗살모양의 전극(95A, 95B)은, 서로 소정의 간격을 둔 상태로, 서로의 빗살이 교대로 비집고 들어가고 있다. 한 쌍의 전극(95A, 95B)은 양도체로 구성되고, 면상 저항 배선(95C)은 양도체보다 저항을 가지는 도체(저항체)로 구성된다. 따라서, 한 쌍의 전극(95A, 95B)의 사이에 전압을 인가하면, 양자 간에 존재하는 면상 저항 배선(95C)을 하전 입자(이 경우, 전자로서 좋지만, 반도체의 경우에는 정전하인 공공이어도 좋음)가 이동하고 전류가 흐른다.

통전로(92)에 대해서, 면상 저항 배선(95C)을 누르도록 면 방향으로 외력이 작용하면, 도 15의 (A)의 점선으로 나타내듯이, 면상 저항 배선(95C)을 확대할 수 있어 면적이 확장함과 동시에, 도 15의 (C)에 나타내듯이 면상 저항 배선(95C)의 두께가 얇아진다(T0로부터 T로 변화한다). 동시에 도 15의 (B) 및 (C)에 나타내듯이, 일방의 전극(95A)과, 타방의 전극(95B)의 틈새가 d0로부터 d로 증대한다. 따라서, 일방의 전극(95A)과, 타방의 전극(95B) 사이에 위치하는 면상 저항 배선(95C)의 거리가 커짐과 동시에, 두께가 얇아지므로, 저항치가 증대한다. 이 저항치의 증대를 검지함으로써, 가공 공구 또는 홀더에 작용하는 외력을 검지할 수 있다. 또, 면상 저항 배선(95C)의 전기 저항치 또는 전기 저항률을 높게 설정하고, 전극(95A, 95B)의 전기 저항치 또는 전기 저항률을 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 이것들을 통전 경로로서 일련으로 형성함으로써, 전극(95A, 95B)이 변형해도 전체의 저항치 변화에 작은 영향 밖에 생기지 않도록 하고, 면상 저항 배선(95C)에 작용하는 외력만을 큰 저항치 변화로서 검지한다.

다음으로, 도 16 이후를 참조하여, 도 14 및 도 15 등으로 나타낸 통전로(92)의 변형 또는 응용이 되는 센서 구조(500)를 설명한다.

도 16a의 (A)에는, 가공 공구 또는 홀더(이 예에서는 드릴(40))의 모재(32)에 적용되는 센서 구조(500)가 나타난다. 이 센서 구조(500)는, 도전재로 구성되는 띠모양(帶狀)의 베이스로(base 路)(95P)의 표면에, 복수의 저저항 부분 통전구(도전편)(95Q)가 배치되어 구성된다. 본 실시예에서는, 베이스로(95P)의 일방의 표면에, 복수의 방형(方形, square)(물론, 반드시 방형이 아니면 안된다고 하는 것이 아니고, 단속적으로, 비교적 양도성(良導性)의 도전부(導電部)로서 설치되고 있으면 좋다.)의 저저항 부분 통전구(95Q)가, 띠 길이 방향으로 넓어지도록 서로 간격을 두고 배치된다. 또, 베이스로(95P)는 비교적 고저항치(고저항률)이 되는 도체 재료로 구성된다. 한편, 저저항 부분 통전구(95Q)는, 베이스로(95P)의 재료와 비교하여 저저항치(저저항률)의 도체(양도체)가 된다. 또, 특히 도시하지 않지만, 베이스로(95P)의 하층에는 절연층이 형성된다. 여기서, 베이스로(95P)의 층 두께는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 두껍게 설정함으로써, 모재(32)의 비틀림에 대한 베이스로(95P)의 변형량을 증대시키는 것이 가능하고, 검출 감도를 향상시키는 것이 가능해진다. 그렇지만 베이스로(95P)의 층압이 너무 두꺼우면, 열팽창이나 열수축의 영향을 크게 받기 쉽기 때문에, 너무 두껍지 않게 설정하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 저저항 부분 통전구(95Q)의 두께와 비교하여, 보다 두꺼운 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 저저항 부분 통전구(95Q)의 층 두께는, 1 mm 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 모재(32)의 변형에의 추종성이나 열팽창, 열수축, 재료 사용량, 제작성 등을 가미(加味, adding)하면, 수백 μm 이하, 바람직하게는 0.1μm~수십μm 정도로 한다. 물론, 너무 얇으면, 베이스로(95P) 자체의 단열이나 저항치의 증대가 일어나는 것을 가미한 설정으로 하는 것이 바람직하다.

이 베이스로(95P)의 양단에 전압을 인가하면, 도 16a의 (B)의 화살표에 나타내듯이, 전자(電子)는, 가능한 한 저저항의 장소를 선택하면서 흐른다고 추측된다. 구체적으로는, 저저항 부분 통전구(95Q)가 존재하지 않는 장소(즉, 저저항 부분 통전구(95Q)의 간격 d0의 영역)는, 베이스로(95P)의 내부를 전하(전자 등)가 이동한다. 또, 저저항 부분 통전구(95Q)가 존재하는 장소는, 저저항 부분 통전구(95Q) 내 또는 베이스로(95P)와 저저항 부분 통전구(95Q)의 경계 근방을 전자가 이동한다.

이 센서 구조(500)를 다른 관점에서 설명하면, 도 16a의 (C)에 나타내듯이, 베이스로(95P) 내에는, 고저항률이 되는 도전재로 구성되는 복수의 고저항 부분 통전구(95T)가, 서로 간격 d1을 두고 배치된다. 이 간격 d1은, 저저항 부분 통전구(95Q)의 존재하는 범위에 상당한다. 또, 저저항률이 되는 도전재로 구성되는 저저항 부분 통전구(95Q)는, 쌍(對, pair)이 되어 인접하는 고저항 부분 통전구(95T)를 연결하도록 배치된다. 동시에, 복수의 저저항 부분 통전구(95Q)는, 고저항 부분 통전구(95T) 상에서, 서로 간격 d0를 두고 배치된다. 이 간격 d0는, 고저항 부분 통전구(95T)가 존재하는 범위에 상당한다. 이와 같이 구성하면, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)가 교대로 연속하는 결과가 되어, 양단에 전압을 인가하면, 전자가, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)를 교대로 선택하면서 흐른다고 추측한다.

베이스로(95P) 내에서의, 고저항 부분 통전구(95T)가 존재하지 않는 영역은, 보조 통전구(95U)라고 정의된다. 이 보조 통전구(95U)는, 저저항 부분 통전구(95Q)와 병설되고, 또한, 저저항 부분 통전구(95Q)의 도전재와 비교하여 고저항률이 되는 재료(여기에서는 저저항 부분 통전구(95Q)와 동일한 도전재)로 구성된다. 이 보조 통전구(95U)나, 가상적이게는, 쌍이 되어 인접하는 고저항 부분 통전구(95T)를 전기적으로 연결하게 되지만, 저저항 부분 통전구(95Q)가 병행하므로, 전자는 저저항 부분 통전구(95Q) 측을 이동하게 된다. 즉, 이 보조 통전구(95U)는, 다소의 전류가 흐를 가능성은 있지만, 지배적인 도전(導電, electrical conduction)을 가져오는 것이 아닌 배선으로서 기능한다고 추측된다.

결과적으로, 베이스로(95P)에서의, 복수의 저저항 부분 통전구(95Q)의 간격 d0에 상당하는 영역이, 고저항 부분 통전구(95T)가 되고, 베이스로(95P)에서의, 저저항 부분 통전구(95Q)와 당접하고 있는 영역의 적어도 일부가 보조 통전구(95U)가 된다.

이상과 같이 구성되는 센서 구조(500)를, 도 16a의 (D)에 나타내듯이, 모재(32)의 표면이 볼록하게 됨으로써, 베이스로(95P)가 길이 방향으로 신장되도록 일 방향으로 만곡시키면, 인접하는 저저항 부분 통전구(95Q)의 거리가 d0로부터 d+로 넓어진다. 본 발명자 등에 의한 검증의 결과, 베이스로(95P)가 신장하면, 그 양단 간의 저항치가 증대하여, 모재(32)의 볼록한 만곡 상태(凸彎曲狀態, convex curve state)를 검지할 수 있다.

또, 도 16a의 (E)에 나타내듯이, 모재(32)의 표면이 오목하게 됨으로써, 베이스로(95P)가 길이 방향으로 줄어들도록 타 방향으로 만곡시키면, 인접하는 저저항 부분 통전구(95Q)의 거리가 d0로부터 d-로 줄어든다. 본 발명자 등에 의한 검증의 결과, 이 경우는, 베이스로(95P)의 양단 간의 저항치가 감소하여, 모재(32)의 오목한 만곡 상태(凹彎曲狀態, dent curve state)를 검지할 수 있다. 즉, 본 구조의 센서 구조(500)에 의하면, 길이 방향의 신축, 휨 등의 물리 현상을, 저항치 변화에 의해서 좋은 감도로 검출할 수 있다. 또, 이 때, 저저항 부분 통전구(95Q)와 비교하여, 고저항치의 베이스로(95P)의 두께를, 보다 두껍게 설정하여, 모재(32)의 비틀림에 대한 베이스로(95P)의 변형이, 상기 두께를 얇게 설정했을 경우보다 증대하도록 구성하는 것도 바람직하다.

이 센서 구조(500)는, 비교적 간단하고 쉽게 형성하는 것이 가능해지므로, 여러 가지 모재(32)에 대해서 광범위하게 형성하고, 모재(32)의 물리 현상을 검출할 수 있다. 예를 들면, 도 16b의 (A)에 나타내듯이, 벽면, 마루, 천정, 기둥 등의 광범위한 평면을 갖는 모재(32)의 경우는, 평면에서의 일 방향 X에서, 일단 근방에서 타단 부근이 되는 전역에 걸쳐, 단일 회로가 되는 센서 구조(500)가 연장되도록 형성한다. 본 사례에서는, 단일 회로가, 특정 방향 X에 대해서 직각이 되는 타 방향 Y에서, 일단 근방에서 타단 부근이 되는 전역에 걸쳐, 복수 회로 왕복하여 주름 상자상(蛇腹狀, bellows shape)으로 넓어진다. 즉, 단일 회로가, X 방향과 Y 방향의 양 방향에서, 일단 근방에서 타단 부근의 전역에 배치되는 구조가 된다. 또, 도 16b의 (B)에 나타내듯이, 일 방향 X에서 일단 근방에서 타단 부근이 되는 전역에 걸쳐 넓어지는 센서 구조(500)가, Y 방향으로 복수 배치됨으로써, 평면 전체의 물리 현상을 검지하도록 해도 좋다.

또 예를 들면, 도 16c의 (A)에 나타내듯이, 대들보 등의 골조(骨組), 철도 레일 등과 같이, 일 방향으로 긴 띠모양면(帶狀面)을 갖는 모재(32)의 경우는, 그 길이 방향 X에서, 일단 근방에서 타단 부근이 되는 전역에 걸쳐, 단일 회로가 되는 센서 구조(500)가 연장되도록 형성한다. 덧붙여서, 본 사례에서는, 단일 회로를 길이 방향 Z로 1 왕복 시키고 있다. 또 도 16c의 (B)에 나타내듯이, 일 방향 X에서 일단 근방에서 타단 부근이 되는 전역에 걸쳐 넓어지는 센서 구조(500)가, Y 방향으로 사행(蛇行)함으로써, 평면 전체의 물리 현상을 검지하도록 해도 좋다.

다음으로 센서 구조의 다른 구성예를 설명한다. 도 16d의 (A) 및 (B)에 나타내는 센서 구조(500)는, 저저항 부분 통전구(95Q)가 하층 측(모재(32) 측)이 되고, 베이스로(95P)를 상층으로 할 수도 있다. 즉, 베이스로(95P)의 이측(離側, back side)의 표면에 저저항 부분 통전구(95Q)가 형성된다. 이 경우에도, 도 16a의 센서 구조(500)와 대략 같은 출력을 얻을 수 있다. 또, 본 구조의 경우, 먼저 저저항 부분 통전구(95Q)를 형성하여 두고, 이러한 전체를 덮도록 하여 베이스로(95P)를 형성할 수 있다. 결과, 복수의 저저항 부분 통전구(95Q)의 간격 d0의 공간에, 베이스로(95P)의 도전재가 충전되므로, 그 공간 자체가 고저항 부분 통전구(95T)가 된다.

또 도 16e의 (A)에 나타내는 센서 구조(500)는, 베이스로(95P)의 내부(본 실시 형태에서는 두께 방향의 내부)에, 저저항 부분 통전구(95Q)가 매설되는 구조가 되고 있다. 이 구조의 경우, 복수의 저저항 부분 통전구(95Q)의 간격 d0에 상당하는 부분이, 고저항 부분 통전구(95T)가 된다.

또한 도 16e의 (B)에 나타내는 센서 구조(500)는, 일련이 되는 베이스로(95P)가 존재하고 있지 않고, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)가 교대로 늘어선 것처럼 형성된다. 이 경우, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)의 단연(端緣)끼리가 전기적으로 접합되고 있고, 전자는, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)를 교대로 흘러 가게 된다. 이 응용으로서, 도 16e의 (C)에 나타내듯이, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)가 각각 평면상이 되고 있고, 고저항 부분 통전구(95T)와 저저항 부분 통전구(95Q)가 겹침으로써, (단부는 아니고) 평면끼리가 서로 면접촉 해도 좋다. 여기서, 고저항 부분 통전구(95T)의 층 두께는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 두껍게 설정함으로써, 모재(32)의 비틀림에 대한 고저항 부분 통전구(95T)의 변형량을 증대시키는 것이 가능하고, 검출 감도를 향상시키는 것이 가능해진다. 그렇지만 고저항 부분 통전구(95T)의 층 두께가 너무 두꺼우면, 열팽창이나 열수축의 영향을 크게 받기 쉽기 때문에, 너무 두껍지 않게 설정하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 저저항 부분 통전구(95Q)의 두께와 비교하여, 보다 두꺼운 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 저저항 부분 통전구(95Q)의 층 두께는, 1mm 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 모재(32)의 변형에의 추종성이나 열팽창, 열수축, 재료 사용량, 제작성 등을 가미하면, 수백 μm 이하, 바람직하게는 0.1μm~수십μm 정도로 한다. 물론, 너무 얇으면, 베이스로(95P) 자체의 단열이나 저항치의 증대가 일어나는 것을 가미한 설정으로 하는 것이 바람직하다.

도 16f의 (A) 내지 (C)에 나타내듯이, 센서 구조(500)를 다층화할 수도 있다. 구체적으로 베이스로(95P) 내에는, 고저항률이 되는 도전재로 구성되는 복수의 고저항 부분 통전구(95T)가, 서로 간격을 두고 배치된다. 베이스로(95P)의 표면에 적층되는 저저항 부분 통전구(95Q)에 의해서, 쌍이 되는 고저항 부분 통전구(95T)를 전기적으로 연결할 수 있다. 또, 베이스로(95P) 내에서의, 고저항 부분 통전구(95T)가 존재하지 않는 영역은, 보조 통전구(95U)가 된다. 저저항 부분 통전구(95Q)의 표면에는, 또한, 그 일부로서 제2 저저항 부분 통전구(95H)가 형성된다. 이 제2 저저항 부분 통전구(95H)는, 저저항 부분 통전구(95Q)와 비교하여 한층저저항률이 되는 도전재로 구성된다. 따라서, 도 16f의 (C)에 나타내듯이, 저저항 부분 통전구(95Q)를 이동하는 전자는, 그 도중에 더 제2 저저항 부분 통전구(95H) 측으로 이동하고 저저항 부분 통전구(95Q)로 돌아온다.

즉, 저저항 부분 통전구(95Q)와 제2 저저항 부분 통전구(95H)에만 주목하면, 저저항 부분 통전구(95Q)가 소위 베이스로가 되고, 그 중에 적어도 한 쌍의 고저항 부분 통전구(95T')와, 그 사이에 개재하는 보조 통전구(95U')를 갖는다. 제2 저저항 부분 통전구(95H)는, 쌍이 되는 고저항 부분 통전구(95T')를 전기적으로 연결하도록 설치된다. 결과, 본 사례의 센서 구조(500)에서는, 상대적으로 고저항이 되는 고저항 부분 통전구와, 상대적으로 저저항이 되는 저저항 부분 통전구가, 다층 상태로 형성되므로, 감도를 한층 높이는 것이 가능하다고 생각될 수 있다.

물론, 이 센서 구조(500)에서, 저저항 부분 통전구(95Q)와 제2 저저항 부분 통전구(95H)를 일체적으로 취해지고, 이들 전체가 저저항 부분 통전구라고 정의하면, 도 16a의 센서 구조(500)와 대략 동일시 할 수 있다.

또, 도 16g의 (A)에 나타내듯이, 모재(32)가 봉상 부재(단면의 형상은 원형으로 한정되지 않고, 각주(角柱, rectangular column) 등이라도 좋다)가 되는 경우, 둘레 방향(周方向)으로 연장되는 환상의 고저항 부분 통전구(95T)와, 둘레 방향으로 연장되는 환상의 저저항 부분 통전구(Q)가, 축 방향으로 교대로 배치되어 있어도 좋다. 축 방향의 양단에 전압을 인가하면, 봉상 부재가 되는 모재의 휨, 비틀림, 인장 등의 거동을 고정밀도로 검지하는 것이 가능해진다. 또 도 16g의 (B)에 나타내듯이, 고저항 부분 통전구(95T)는, 둘레 방향으로도 일정한 간격을 두고 복수 배치하도록 해도 좋다.

또한 도 16h의 (A)에 나타내듯이, 면(평면 또는 곡면)을 갖는 모재(32)에서, 그 면 전체로 넓어지는 면상(面狀)의 베이스로(95P)를 형성하고, 이 베이스로(95C) 의 표면에, 복수의 저저항 부분 통전구(95Q)를 배치할 수도 있다. 본 사례에서는, 복수의 방형(반드시 방형이 아니면 이루어지지 않는다고 하는 것이 아니고, 단속적으로 비교적 양호한 저항치의 도전구를 설치하면 좋다)의 저저항 부분 통전구(95Q)를, 면 방향으로 넓어지도록(예를 들면 매트릭스상(matrices 狀), 허니컴상(honeycomb 狀), 랜덤상(random 狀)) 서로 간격을 두고 배치한다. 이 센서 구조(500)에서, 떨어진 2개소로부터 전압을 인가하면, 모재(32)의 변형 등을 검지하는 것이 가능하게 된다. 면상의 배선을 구축하면, 단선 등의 걱정이 없어지고, 장기적으로 안정된 센싱이 실현된다. 또, 저저항 부분 통전구(95Q)는, 매트릭스상으로 배치하는 경우에 한정되지 않고, 도 16h의 (B)에 나타내듯이, 띠모양의 저저항 부분 통전구(95Q)를, 띠 폭(帶幅) 방향으로 간격을 두고 복수 배치함으로써, 면 전체의 센싱을 실현해도 좋다.

어쨌건 간에, 도 16c 내지 도 16h로 나타낸, 일정한 면적을 가지는 센서 구조(500)를 채용하면, 모재(32)에 균열이나 손상, 마모, 마멸 등이 생겼을 경우에, 센서 구조(50)에도 균열이나 손상, 마모, 마멸 등이 생기고, 센서 구조(500)의 기능 그 자체의 데미지는 없는 채로, 그 통전 면적(체적)의 변화에 의해서 저항치 변동으로서 출력할 수 있다. 즉, 도 10 내지 도 13 등으로 나타낸 가공 공구 또는 홀더(400A)의 표면 전체에 대해서, 면상의 센서 구조(500)를 형성함으로써, 여러 가지 물리적 변화를 안정되게 검지하는 것이 가능하게 된다. 또, 면상의 센서 구조(500)의 구조는, 상기 사례로 한정되지 않고, 단층의 전기 저항층에서도 좋다.

예를 들면, 그 응용으로서, 도 16i의 (A)에 나타내듯이, 브레이크 패드(1000)의 환상의 측면(둘레면)에 대해서 센서 구조(500)를 형성하여는 것도 바람직하다. 패드면(1002)의 마멸에 의해서, 브레이크 패드(1000)의 두께가 감소하면, 그 두께의 감소와 함께 센서 구조(500)의 띠 폭이 감소하므로, 저항치 변화로서 검출하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 도 16i의 (B)에 나타내듯이, 둘레면에 복수의 센서 구조(500)를 형성해도 좋다. 도 16i의 (C)에 나타내듯이, 둘레면의 전체에 연속적으로 센서 구조(500)를 형성하고, 한 쌍의 통전 단자를 떨어진 장소(정반대의 위상)에 형성해도 좋다.

또한 이 응용예로서, 도 17에 나타내듯이, 띠모양 저항 배선(94C)을 병렬 회로로 하고, 띠 폭 방향으로 인접 배치되는 병렬 배선부(94D)로 이루어지는 병렬 영역(X)에, 복수의 도전부(도전편)(95D)를 배치해도 좋다. 이와 같이 하면, 병렬 영역(X)의 병렬 배선부(94D)의 띠길이 방향의 검출 감도를 높일 수 있다. 또, 병렬 영역(X)을 형성하는 장소(범위)가 한정되는 경우는, 예를 들면 도 18에 나타내듯이, 병렬 배선부(94D)를 띠길이 방향으로 늘어놓아 배치할 수도 있다. 또, 띠모양 저항 배선(94C)의 이측 표면(드릴 측의 표면)에 도전부(95D)를 형성할 수도 있다.

또한 이 응용예로서, 도 19의 (A) 및 (B)에 나타내는 통전로(92)와 같이, 면상 저항 배선(95C)의 양바깥 틀에 전극(95A, 95B)를 배치하여 두고, 이 면상 저항 배선(95C)의 표면에, 복수의 도전부(도전편)(95D)를 배치할 수도 있다. 본 실시예에서는, 면상 저항 배선(95C)의 일방의 표면에, 복수의 방형의 도전부(95D)(반드시 방형일 필요는 없고, 단속적으로 비교적 양도성의 도전부(95D)를 설치하여 구성하면 좋다.)를, 면 방향으로 넓어지도록(예를 들면 매트릭스상, 하니컴상) 서로 간격을 벌려 배치한다. 전극(95A, 95B)은, 일 방향에 한 쌍(A1, A2), 타 방향에 한 쌍(B1, B2)이 되도록 합계 4개소에 배치한다.

2대의 전극(95A, 95B)의 각각 전압을 인가하면, 도 19의 (B)의 화살표에 나타내듯이, 도전부(95D)의 내부와, 거리 d0로 인접하는 도전부(95D)의 사이의 면상 저항 배선(95C)의 한편의 표층을 전자가 이동하고 전류가 흐른다. 따라서, 면상 저항 배선(95C)의 한편의 표층 측에 대하는 전류를 지배적인 것으로 하여 전류를 흘릴 수 있다.

2쌍의 전극(95A, 95B)의 각각에 전압을 인가하면, 도 19의 (B)의 화살표에 나타내듯이, 도전부(95D)의 내부와, 거리 d0로 인접하는 도전부(95D) 사이의 면상 저항 배선(95C)의 일방의 표층을 전자가 이동하여 전류가 흐른다. 따라서, 면상 저항 배선(95C)의 일방의 표층 측에 대해서 전류를 지배적인 것으로 하여 전류를 흘릴 수 있다.

따라서, 도 19의 (C)에 나타내듯이 면상 저항 배선(95C)의 일방의 표면이 성장하도록 통전로(92)를 일 방향으로 만곡시키면, 인접하는 도전부(95D)의 거리가 d0로부터 d로 넓어진다. 결과, 일 방향의 한 쌍(A1, A2)의 전극(95A, 95B) 사이의 저항치가 증대하여, 만곡 상태를 검지할 수 있다. 특히 도시하지 않지만, 면상 저항 배선(95C)을 타 방향으로 만곡시키면, 타 방향의 한 쌍(B1, B2)의 전극(95A, 95B) 사이의 저항치가 증대한다.

또한, 여기에서는 도전부(95D)가 정방형이 되는 경우를 예시했지만, 삼각형, 장방형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형, 타원, 정원 등의 원형의 외에, 여러 가지 형상을 채용할 수 있다. 예를 들면 육각형의 경우는, 도 20의 (A)에 나타내듯이, 소위 허니컴상으로 도전부(95D)를 배치해도 좋다. 그 때는, 주위에 3쌍(A1, A2)(B1, B2)(C1, C2) 이상의 전극을 대향 배치해도 좋다. 또, 도 20의 (B)에 나타내듯이, 소위 축구공과 같이, 구상의 면상 저항 배선(95C)의 표면에, 오각형과 육각형의 도전부(95D)를 조합하여 배치하는 것도 가능하다. 또, 면상 저항 배선(95C)을 반도체 또는 절연체로서, 전극 간의 정전 용량의 변화를 검지하는 것도 가능하다.

또, 본 발명은, 통전로(92)에 의해서 변형이나 비틀림을 검출하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 21에 나타내듯이, 제1 저항률치(혹은, 일함수치(仕事關數値, work function value))를 갖는 제1 부분 통전로(92X)와, 제2 저항률치(혹은, 일함수치)를 갖는 제2 부분 통전로(92Y)의 양단을 접속하고, 일방의 접속점을 온접점(T1), 타방의 접속점을 냉접점(T2)이라 하는 것이 가능하고, 이 경우, 기전력을 얻는 것이 가능해진다. 이것은, 저항률치를 다르게 하는 것, 즉, 제1 저항률을 갖는 제1 부분 통전로(92X)와, 제2 저항률치를 갖는 제2 부분 통전로(92Y)의 소재(재료)를 다르게 함으로써, 간단하게 실현될 수 있다. 이 온접점(T1)과 냉접점(T2)에 온도차가 생기면, 소위 제벡 효과에 의해, 온접점(T1)와 냉접점(T2) 사이에 전압 V가 발생되고 전류가 흐른다. 따라서, 이 통전로(92)에 의하면, 통전로 부착 부재에 생기는 온도 변화를 검지하거나, 기전력을 얻도록 하거나 하는 것이 가능해진다. 따라서, 이미 말한 것 같은 저항률치 변화에 의해서 응력을 검지하는 통전로와, 기전력을 얻는 통전로를 조합함으로써, 스스로가 전력을 발생시키면서, 응력을 검지하거나, 그 검지 데이터를 외부에 송신하거나 할 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태에서, 복수의 통전로(92)를 형성할 때의 통전 회로의 구성을 도 22 내지 도 27을 이용하여 나타낸다.

도 22는, 가공 공구 또는 홀더(202)에 형성되는 통전 회로(201)를 나타낸다. 통전 회로(201)는, 전기 저항이 되는 복수의 통전로(92)가 병렬로 접속되어 구성된다(도 22의 (a) 참조). 이것에 의해, 예를 들면, 가공 공구 또는 홀더(202)가 소망한 광역(廣域, wide area)인 면적을 갖는 경우, 다수의 통전로(92)를 분산 배치할 수 있으므로, 각 통전로(92) 근방의 비틀림 등을 검지하는 것이 가능해진다. 또, 모든 통전로(92)에 대해서, 공통의 단자 A, 단자 B가 되는 한 쌍(또는 복수 쌍)의 양도체로부터 전압이 인가되므로, 통전 회로(201)의 회로 구성을 단순화 할 수 있다.

이 때, 각 통전로(92)는, 각각 저항치(R1, R2, R3, R4)로 설정되고 있고, 이러한 4개의 통전로(92)는, 양도체를 경유하여 단자 A, 단자 B에 양단이 접속된다. 또, 통전로(92)의 수는 4개로 한정하지 않고 몇이라도 상관없다. 또 저항을 측정할 수 있는 단자의 수도 2개로 한정되지 않는다. 저항치(R1, R2, R3, R4)는, 서로 다른 저항치로 설정되고 있고, 서로의 저항치(R1, R2, R3, R4)의 차이는, 각 통전로(92)가 규격 내의 비틀림 등을 센싱 할 때에 발생하여 얻어지는 최대 저항치 변화량(δR1, δR2, δR3, δR4)보다 크게 설정할 수 있다.

통전 회로(201)는 가공 공구 또는 홀더(202)에 직접적으로 형성되고 있다. 통전로(92)를 형성하는 방법으로서는, 도포, 전사, 석판 인쇄, 절삭, 증착, 스퍼터링, 인쇄, 반도체 프로세스 혹은 이러한 어느 하나나 두개 이상의 조합에 의해서 구성하는 것 등을 생각할 수 있다. 전기 저항이 되는 부분은, 고저항률의 전도성 도료 또는 페이스트를 이용할 수도 있고, 또, 니크롬 등 저항율이 높은 금속의 박막을 통전로(92)로서 형성해도 좋다. 양도체로서는 동, 알루미늄 등 저항율이 낮은 금속의 박막을 형성하는 것을 생각할 수 있다. 또 가공 공구 또는 홀더(202)가 전기 전도체인 경우는, 기초로서 절연체를 도포한 후에 통전 회로(201)를 형성하는 것이 바람직하다. 기초로서는 예를 들면 폴리 메타크릴산 메틸 수지(PMMA) 등을 생각할 수 있다.

도 22의 (a)의 경우, 단자 A와 단자 B 사이의 합성 저항 R은, 가공 공구 또는 홀더(202)에 아무런 지장이 없이 정상 상태이며, 회로 패턴이 모두 접속되고 있는 경우에는, 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4의 관계가 성립되어, 계산에 의해 구할 수 있다.

또, 가공 공구 또는 홀더(202)에 변형, 변온 등이 생겼을 경우, 통전로(92)의 저항치 등이 변화하는 것에 의해서, 그 변화를 센싱하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 저항치 R1이 되는 통전로(92)가, 비틀림 등에 의해서 변형하여 저항치가 δR1만큼 증대했을 경우는, 1/R=1/(R1+δR1)+1/R2+1/R3+1/R4의 관계가 성립된다. 이 합성 저항 R의 변화에 의해서 각종 현상 혹은 물리 상태의 변화를 센싱할 수 있다.

이것에 대해서, 가공 공구 또는 홀더(202)가 진동이나 경년 열화, 마모 등으로 손상이 발생되고, 도 22의 (b)와 같이 절단 부위(203)를 발생시키는 경우를 가정하면, 단자 A와 단자 B 사이의 합성 저항 R'은, 1/R'=1/R2+1/R3+1/R4가 되어, 단자 A와 단자 B 사이의 저항을 도모함으로써, 가공 공구 또는 홀더(202)에 지장이나 마모가생긴 것을 알 수 있다. 또한 R1~R4를 다른 저항치로 하고 있으므로, 어느 통전로(92)에 연결되는 경로에 지장이 생겼는지를, 단자 A와 단자 B 사이의 전기 저항을 측정하는 것만으로 검지할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 단순하게 전기 저항이 병렬로 늘어선 형태를 나타냈지만, 통전 회로(201)로서는, 전기 저항이 직렬 접속된 구조여도 좋고, 직렬 접속과 병렬 접속이 뒤섞인 구조여도 좋다.

도 23은, 도 22에 나타낸 통전 회로(201)의 변형예인 이차원 매트릭스상(matrices 狀)의 통전 회로(204)의 예를 나타낸다. 도 23의 (a)의 이차원 매트릭스 통전 회로(204)는, 전기 저항이 되는 복수의 통전로(92)가, 메쉬상(mesh 狀)(격자형)으로 상호 접속하여 구성된다. 통전로(92)와 통전로(92) 사이는 양도체로 형성된 회로 패턴으로 접속되고 있다. 통전 회로(204)는, 전기 저항을 측정하기 위한 단자 A, 단자 B, 단자 C, 단자 D를 구비하고 있고, 예를 들면 단자 A와 단자 C 사이의 저항을 측정함으로써, 가공 공구 또는 홀더(202)의 변화를 센싱할 수 있다.

또, 통전로(92)가 모두 같은 전기 저항이라고 해도, 복수의 통전로(92) 중 한쪽이 단선이나 고장났을 경우, 한 개소의 접속이 끊어졌는지, 2개소 이상의 접속이 끊어졌는지 대략의 변화를 간단하게 얻을 수 있다. 또 각 통전로(92)에서는, 각각 예를 들면 킬로 오옴 단위로 다른 소수의 저항치, 예를 들면, 소수의 저항치, 즉 2킬로 오옴, 3킬로 오옴, 5킬로 오옴이라고 한 것 같은 다른 값의 전기 저항을 구비하고 있으면, 통전로(92)가 형성된 가공 공구 또는 홀더(202)의 어느 부분에 파단이나 마모 등의 지장이 발생되었는지, 단자 간의 저항을 측정하면 추정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 모든 저항치를 소수로 설정하면, 병렬 회로에서의 합성 저항치에 포함되는 소수적인 인수분해(의 하나(一意))성으로부터, 단선한 저항치를 추측하는 것이 가능하고, 결과적으로, 단선한 통전로(205)의 장소를 특정할 수 있다.

도 23의 (b)에는 이차원 매트릭스상(matrices 狀)의 통전 회로(204)의 또 다른 변형예를 나타낸다. 이 통전 회로(204)에서는, 매트릭스상(matrices 狀)으로 배치되는 통전로(92)가, 서로 직렬 접속된다. 이 직렬 회로의 경우, 어디선가 단선이 생기면, 통전 회로(204)의 전체로 센싱을 할 수 없게 되므로, 단선에 의해서 이상을 검지하는 것이 가능하게 된다. 한편, 도 22의 (a)이나 도 23의 (a)에 나타낸 병렬 접속을 포함하는 통전 회로가, 일부가 단선해도 나머지 부분(殘部)에서 센싱이 가능해지고, 장기간에 걸쳐 계측 용도에 적합하게 된다.

또, 도 23의 (b)에서는 단자 A, 단자 B만을 도시하고 있지만, 각 통전로(92)(또는 어느 특정의 복수의 통전로(92)군)를 측정하는 단자를 설치함으로써, 구조체의 어디에 손상이 생기고 있을까를, 사후적으로 특정할 수 있도록 해도 좋다. 따라서 정기 센싱에서는 단자 A와 단자 B 사이의 저항을 측정함으로써, 가공 공구 또는 홀더(202) 전체에 대한 안전성을 용이하게 체크할 수 있음과 동시에, 어떠한 이상을 검지한 후나, 돌발적인 사상(事象, event) 후의 상세 검사시에는, 각 통전로(92) 간을 개별 측정함으로써, 가공 공구 또는 홀더(202)의 어느 부분에서 손상이 생기고 있는지를 특정해도 좋다.

도 22 및 도 23과 같이, 통전로(92)가 이차원 평면으로 넓어지는 통전 회로는, 길이, 가늘기, 두께 등이 변화하면 전기 저항도 변화한다. 따라서, 이 통전 회로가 형성된 시트상(sheet 狀) 또는 메쉬상(mesh 狀)의 통전로 형성 부재를, 가공 공구 또는 홀더에 붙임으로써, 그 비틀림을 리얼타임으로 센싱할 수 있다. 또, 각 통전 회로의 일부에 메모리를 배치하여 두고, 센싱 이력 데이터를 보존하도록 하면, 절삭 가공 시에 발생하는 진동 현상 등의 이력을 정확하게 축적하는 것이 가능하고, 사후적인 데이터 개찬(改竄, data falsification) 등을 방지할 수 있다.

또, 상기 도 22 및 도 23의 사례에서는, 통상, 가공 공구 또는 홀더의 비틀림 등을 검지하고 있다. 또한, 통전 회로에 절단 부위가 생겼을 경우는, 그 위치를 용이하게 특정할 수 있다. 더구나, 원래 가공 공구 또는 홀더의 마모는 결손 현상(즉, 통전 회로의 단선 현상)을 한정적으로 검지하는 목적으로 활용할 수도 있다.

또한 도 23에서는, 복수의 통전로(92)를 이차원 매트릭스상으로 상호 접속하는 경우를 예시했지만, 삼차원 매트릭스상(입체형)으로 상호 접속해도 좋다.

또, 도 22, 도 23과 같이 다수가 다른 저항치를 갖는 통전로(92)를, 가공 공구 또는 홀더에 직접 설치하기 위해서는, 그 회로 패턴을 미리 설계할 필요가 있다. 이 때, 계산기 등의 메모리에, 소정의 저항치를 갖는 기본적인 패턴 정보를 복수 준비해 두고, 이 계산기로 실행되는 회로 생성 프로그램에 의해서, 이러한 패턴 정보를 조합함으로써 회로 데이터를 생성하고, 이 회로 데이터를 인쇄기나 반도체 성막 장치에 전송하고, 도전성 도료나 금속 페이스트를 도포·프린트 등 하거나, 반도체 프로세스의 레지스터 피막(被膜)을 묘사하거나 함으로써 실제의 통전 회로를 형성하는 수법이 바람직하다. 이런 종류의 설계 공정예를 도 24에 나타낸다.

도 24의 (a)는, 정방형(정방형에 한정하지 않고, 예를 들면, 정삼각형, 장방형, 사다리꼴(菱形), 정육각형, 그 외, 적당의 기하학적 형상) 등의 일정한 면적을 갖는 기준 범위에서, 대변(對邊)의 중앙에 배치되는 한 쌍의 단자(207)와, 한 쌍의 단자(207)의 사이에 배치되는 단위 저항체(208)를 갖는 패턴 정보(206a)를 나타낸다. 단위 저항체(208)는, 예를 들면 1킬로 오옴의 기준 저항치로 설정되고, 결과, 프린트 패턴 정보(206a)는 1킬로 오옴 패턴이 된다.

도 24의 (b)의 패턴 정보(206b)는, 한 쌍의 단자(207) 사이에, 단위 저항체(208)가 직접 2개 배치되므로 2킬로 오옴 패턴이 된다. 도 24의 (c)의 패턴 정보(206c)는 3킬로 오옴 패턴이 되고, 도 24의 (d)의 패턴 정보(206d)는 5킬로 오옴 패턴이 되고, 도 24의 (e)의 패턴 정보(206e)는 7킬로 오옴 패턴이 된다.

또, 도 24의 (f)의 패턴 정보(206f)는, 정방형의 기준 범위의 각 4 변의 중앙에 합계 4개의 단자(207)가 배치되고, 그러한 전(全) 단자(207)와 접속되는 위치에, 단위 저항체(208)가 배치된다. 이와 같이 하면, 합계 4개의 단자(207) 중에서 임의의 2개의 단자(207)를 이용하면, 1킬로 오옴의 저항을 얻을 수 있다. 그 외에도, 도 24의 (g), (h), (i)의 패턴 정보(206g, 206h, 206i)와 같이, 양도체만의 연결용 패턴도 준비하여 두는 것이 바람직하다. 이러한 패턴 정보(206a~206i)를 계산기의 메모리에 축적해 두고, 이것들을 프로그램 상에서 조합함으로써, 소망하는 저항치의 패턴 정보(회로 정보)를 용이하게 생성할 수 있다. 또, 여기에서는 정방형의 기준 범위의 각 변의 중앙에 인접하는 패턴과 연속하는 단자를 배치하는 경우를 예시했지만, 정방형의 기준 범위의 각 각부(coner)에, 인접하는 패턴과 연속하는 단자를 배치해도 좋다.

도 25는, 15개의 패턴 정보를 조합하여 생성한 회로 정보를 묘사한 것이다. 여기에서는, 복수의 패턴 정보를 직렬 배치한 4킬로 오옴의 통전 회로와, 13킬로 오옴의 통전 회로와, 14킬로 오옴의 통전 회로가, 서로 병렬 접속된다. 예를 들면, 이 회로 정보를 도포 장치에 인풋하고, 도포 장치가, 양도체 페이스트 또는 저항체 페이스트를 가공 공구 또는 홀더에 도포하여 통전 회로를 형성하면 좋다. 또, 포토레지스트(photoresist) 등에 의해, 가공 공구 또는 홀더에 대해서 동(同) 패턴을 묘사하여 마스킹하고, 반도체나 증착 등의 성막 프로세스에 의해서 소망하는 통전 회로를 형성해도 좋다.

도 26은, 가공 공구 또는 홀더의 다른 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 가공 공구 또는 홀더(212)에 대해서 통전로 부착 부재(217)가 별도 설치되는 구성이 되고 있다. 이 통전로 부착 부재(217)는, 복수의 통전 회로를 가지는 띠모양의 재료가 된다. 통전로 부착 부재(217)는, 소위 스마트 포대(smart band)이며, 도 26의 (a)와 같이, 가공 공구 또는 홀더(212)에 나사형으로 감을 수 있고, 자신의 변형 등에 의해서 물리 현상을 검출한다. 통전로 부착 부재(217)의 통전 회로의 프린트 방법은, 전사, 에칭, 도포, 반도체 프로세스 등이라도 좋다. 통전로 부착 부재(217)의 재질은, 옷감, 부직포, 수지, 탄소 섬유, 금속 섬유, 규소 섬유, 유리 섬유 등의 각종 강화 섬유를 포함하는 섬유 강화 합성 수지, 종이, 고무, 실리콘 등, 여러 가지이다. 통전로의 재질은 알루미늄이거나 동이거나 유기 전도체이거나 그 외의 전기 전도체라도 좋다. 도 26의 (b)에 나타내듯이, 통전 회로(213)에는, ID 신호 발신 회로가 형성되고 있고, 그 경우, 각각 독립한 개별 ID를 발신할 수 있다. 이 ID 신호 발신 회로는, IC 칩을 사후적으로 붙이는 등에 의해서 배치해도 좋다. 이 결과, 각 통전 회로(213)가, 통전로 부착 부재(217)의 어느 장소에 위치할지를 미리 파악(식별)할 수 있다. 예를 들면, 이 스마트 포대(217)를 설치한 후, 도 26의 (b)와 같이, 무선 액세스 수단(218)에 의해, 모든 통전 회로(213)로부터 개별 ID를 수신하고, 도 26의 (a)의 가공 공구 또는 홀더(212)의 어느 장소에, 어느 개별 ID(통전 회로(213))가 배치되어 있는지를 확인하여 데이터로서 보존하여 둔다. 그 후, 가공 공구 또는 홀더(212)에 변형이 생기면, 특정의 안테나의 공진 주파수가 변화하거나 한다. 그 주파수 변화의 정보와 함께, 통전 회로(213)로부터 개별 ID를 수집함으로써, 가공 공구 또는 홀더(212)나 변형 등을 검지하도록 구성할 수도 있다. 또, 여기에서는 통전 회로(213)마다 개별 ID를 부여하는 경우를 예시하고 있지만, 예를 들면, 스마트 포대가 되는 통전로 부착 부재(217) 단위로 부분 ID를 부여해도 좋고, 그 외의 룰로 ID를 부여하는 것도 가능하다.

도 27은, 가공 공구 또는 홀더의 다른 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 가공 공구 또는 홀더(212)에 대해서, 전자 부품 패키지형의 센서(192)가 별도 설치되는 구조가 되고 있다. 센서(192)에는, 예를 들면, MEMS 기술을 이용하여 제작되는 가속도 센서나 자이로 센서, 서미스트 등, 목적에 따라 여러 가지 것을 이용할 수 있다. 가속도 센서의 경우, 1축식, 2축식, 3축식 등을 적당 선택할 수 있다. 센서(192)는, 예를 들면, 플렉서블 기판에 실장되고 있고, 이 플렉서블 기판을 가공 공구 또는 홀더에 접착제 등으로 붙일 수 있다. 또 플렉서블 기판에는, 센서(192)에 전력을 공급하는 배선이나, 센서(192)의 검지 신호를 취득하기 위한 배선이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서의 도 5c에서는, 가공 공구가 되는 드릴(40)의 길이 방향 또는 나선 방향으로, 왕복하도록 통전로(92)를 형성하고, 이 통전로(92) 자체의 신축이나 결손에 의한 저항치 변화를 검출하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 28의 (A) 및 (B)에 나타내듯이, 양도체로 구성되고 길이 방향으로 연장되는 왕로(往路, outward path)(92A)와, 이 왕로(92A)에 대해서 간격을 두고 평행하도록 형성되는 양도체의 귀로(歸路, return path)(92B)와, 이 왕로(92A)와 귀로(92B) 사이에서, 사다리상(梯子狀, ladder-type)으로 복수로 현가(懸架, suspension)되는 저항 재료의 현가로(92C)를 형성해도 좋다. 또, 이 현가로(92C)는, 왕로(92A)와 귀로(92B) 사이에, 틈새 방향(폭 방향)으로 연장되도록 하여 다수 현가된다. 이와 같이 하면, 드릴(40)의 선단 측의 마모에 의해서 현가로(92C)가 결손함에 수반하여, 전체의 저항치가 변화하므로, 칼날의 마모량을 검지할 수 있다. 또, 드릴(40)이 접히거나, 길이 방향의 도중에 균열이 생기거나 함으로써, 왕로(92A), 귀로(92B), 또는 현가로(懸架路, suspension road)(92C)의 일부가 단선해도, 잔존하는 왕로(92A)와 귀로(92B)와 현가로(92C)에 의해서, 저항치 변동으로서 검출할 수 있다. 즉, 단선 등에 의해서 검지 불능의 사태에 빠지는 것을 저감할 수 있다. 본 사례에서도, 상이한 전기 저항률치 및/또는 통전 소재부의 부분이 통전 경로를 따라서 일련으로 설치되는 구조가 된다.

또한, 여기에서는, 왕로(92A) 및 귀로(92B)의 기단측은 외부 접속 단자(92T)가 되고 있고, 특히 도시하지 않은 홀더나 그 외의 부재에 설치되는 외부 배선과 접속되고, 이 외부 배선으로부터 전력이 공급되게 되어 있다. 본 실시 형태와 같이, 가공 공구가 주상(柱狀, shape of column)이 되는 경우, 예를 들면 생크부(42)에 대해서 D컷, 이 모따기(二面取, two chamfering), 다 모따기(多面取, multiple chamfering) 등에 의한 평면(42A)으로 형성하고, 이 평면(42A)에 외부 접속 단자(92T)를 배설함으로써, 외부 배선과의 위치 결정을 확실히 실시할 수 있다.

또한, 도 28의 (C)에 나타내듯이, 이 복수의 현가로(92C)에 대신하여, 왕로(92A)와 귀로(92B) 사이에 면상(띠모양) 저항로(92D)를 배치하는 것도 바람직하다. 이와 같이 하면, 드릴(40)의 선단 측의 마모에 의해서 면상(띠모양) 저항로(92D)가 결손함에 수반하여, 전체의 저항치가 변화하므로, 칼날의 마모량을 검지할 수 있다. 또, 드릴(40)이 접히거나, 길이 방향의 도중에 균열이 생기거나 함으로써, 왕로(92A), 귀로(92B), 또는 면상(띠모양) 저항로(92D)의 일부가 단선해도, 잔존하는 왕로(92A)와 귀로(92B)와 면상(띠모양) 저항로(92D)에 의해서, 저항치 변동으로서 검출할 수 있다. 또한, 드릴(40)에 뒤틀림이 생기거나, 드릴(40)이 진동하거나 함으로써, 면상(띠모양) 저항로(92D)의 길이가 신축하면, 저항치가 변화하므로, 드릴(40)의 거동을 검지하는 것도 가능하게 된다.

또, 생크부(42D)에 평면(42A)을 형성하여 외부 접속 단자(92T)를 형성하는 경우를 예시했지만, 예를 들면 도 28의 (D)에 나타내듯이, 주상(柱狀) 부재의 외주면을 따라서, 면상의 외부 접속 단자(92T)를 형성해도 좋다. 접점의 면적을 크게 확보할 수 있으므로, 외부 배선과의 통전을 확실히 실시할 수 있다.

또, 도 5c에서는, 드릴(40)의 날 홈(刃溝)의 저면(211u)에 통전로(92)를 형성하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 도 29에 나타내듯이, 바디부(44)에서의 인부(44b)의 외주면에 통전로(92)를 형성할 수 있다. 구체적으로는, 도 29의 (B)에 나타내듯이, 인부(44b)의 외주면에, 통전로 용의 홈(44x)을 별도 형성하고, 그 홈(44x) 내에, 특히 도시하지 않은 절연 피막을 통해, 왕로(92A), 귀로(92B) 및 면상(띠모양) 저항로(92D)를 형성해도 좋다.

또, 도 2에서는, 제1 통전로(93)가, 제1 방향이 되는 축 방향(J)로 연장되어 왕복하면서, 둘레 방향(S)의 일부 범위로 넓어지도록 형성되는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 30에 나타내듯이, 제1 통전로(93)가, 제1 방향이 되는 축 방향(J)으로 연장되어 왕복하면서, 둘레 방향(S)의 대략 전 둘레에 걸쳐 형성되어도 좋다. 이와 같이 하면, 드릴(40)이 여러 가지 방향으로 굽혀지거나, 진동(축 빗나감)하거나 하는 경우에서도, 단일의 통전로(93)로 그 거동을 검지할 수 있다.

다음으로 도 31을 참조하여, 절삭 가공용의 팁(140)에 대해서, 센서가 되는 통전로(92)를 형성하는 경우를 예시한다. 도 31의 (A)에 나타내듯이, 팁(140)는, 평면에서 보았을 경우에 삼각형이 되고 있고, 각(角)의 정점이 되는 노즈(140A)와, 노즈(140A)의 양 옆의 가장자리에 형성되는 인부(140B)를 가진다. 통전로(92)는, 노즈(140A)와 인부(140B)를 포함하도록 하고, 평면과 측면에 형성된다. 또, 통전로(92)에는, 노즈(140A)를 도중에 끼우는 양단에서 한 쌍의 외부 접속 단자(92T)가 형성된다. 또, 특히 도시하지 않지만, 이 외부 접속 단자(92T)에는, 예를 들면, 와셔(washer) 형상 등의 압착 단자를 고정하기 위한 암나사혈 등을 형성해도 좋다.

도 31의 (B)에 나타내듯이, 팁 홀더(생크)(142)에서의 팁용의 수면(受面, receiving surface)(142A)에는, 외부 접속 단자(92T)와 당접 가능한 수측 단자(受側端子, receiving terminal)(142B)가 형성된다. 이 수측 단자(142B)에는, 특히 도시하지 않은 절삭 가공 장치의 본체측으로부터 전기가 공급되게 되어 있다.

도 31의 (C)에 나타내듯이, 팁 홀더(142)의 수면(142A)에 팁(140)을 설치하면, 외부 접속 단자(92T)와 수측 단자(142B)가 스스로 당접하고, 그 결과, 수측 단자(142B)를 통해 통전로(92)에 전기가 공급되어, 팁(140)의 상황을 검출할 수 있다. 구체적으로는, 노즈(140A) 부분이나 인부(140B)가 마모되면, 통전로(92)도 함께 마모하고, 통전로(92)의 저항치가 변화한다. 따라서, 그 저항치를 센싱하면, 팁(140)의 교환 시기를 판단할 수 있다. 또, 팁(140)이나 팁 홀더(142)의 모재가 도전성 재료의 경우, 통전로(92)의 기초층으로서 절연층을 형성하게 되지만, 팁(140)이나 팁 홀더(142)가 비도전성(또는 고저항) 재료의 경우(예를 들면 세라믹 등)는, 기초층을 생략할 수도 있다.

또한, 도 31의 (D)에 나타내듯이, 팁(140)이 다각형이 되고 있고, 복수의 정점이, 각각 절삭용의 노즈(140A)로서 이용할 수 있는 경우는, 각 노즈(140A) 및 그 양 옆의 인부(140B)에 대해서, 서로 독립한 통전로(92) 및 외부 접속 단자(92T)를 형성하는 것이 바람직하다. 복수의 노즈(140A)로부터 특정의 노즈(140A)를 선택하고, 팁 홀더(142)에 배설하면, 선택된 노즈(140A)에 대응하는 통전로(92)의 외부 접속 단자(92T)와, 팁 홀더(142)의 수측 단자(142B)를 당접시킬 수 있다.

또, 도 32의 (A)의 완성 바이트(tool bit)(240)와 같이, 노즈(240A)(칼끝)로 한정하여 통전로(92)를 형성하고, 그 양 옆의 인부에는 통전로를 형성하지 않게 해도 좋다. 이와 같이 하면, 노즈(240A) 부분의 마모 등으로 한정하여 검지하는 것이 가능해진다.

도 32의 (B)에, 엔드 밀(340)에 도전로(92)를 형성하는 경우를 나타낸다. 여기에서는, 엔드 밀(340)의 나선조의 외주칼날(外周刃, peripheral cutting edge)(340A)의 능선을 따라서 통전로(92)가 형성된다. 이와 같이 하면, 외주칼날(340A)의 마모 정도를, 통전로(92)에 의해서 검지하는 것이 가능해진다. 이 경우는, 각 도전로(92)는, 도 28의 (B) 또는 (C)에 나타내듯이, 왕로(92A)와 귀로(92B)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

또, 도 16에 나타내는 통전로(92)에서는, 고저항률 재료가 되는 띠모양 저항 배선(94C)의 표면에, 저저항률 재료의 복수의 도전부(도전편)(95D)를 배치하는 구조의 경우, 띠모양 저항 배선(94C)의 형성 범위는, 물리 현상을 검출하는 영역으로 한정하는 것이 바람직하다. 띠모양 저항 배선(94C)을 다른 영역까지 넓히면, 노이즈가 생기기 쉽기 때문이다. 구체적으로 도 33의 (A), (B)에 나타내듯이, 띠모양 저항 배선(94C)에 전력을 공급하는 공급 배선(95R)은, 저저항률 재료로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 공급 배선(95R)은, 통전로(92)가 배치되는 평면과 동일면 또는 그것과 평행면(예를 들어, 도 33의 (B)과 같은 이측의 면)에 형성되는 것이 바람직하다. 공급 배선(95R)은 저저항치 재료가 이용되지만, 가공 공구 등이 변형 또는 변위하면, 다소의 저항치 변화가 생길 수 있다. 거기서, 본 사례와 같이 구성하면, 가공 공구 등의 통전로(92)가 큰 저항치 변화와, 공급 배선(95R)의 저항치의 미세 변화의 거동 특성이 근사하므로, 공급 배선(95R)의 미세 저항치 변화가, 통전로(92)의 검출 신호에 대한 노이즈 성분이 되기 어렵다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기 절삭 가공 장치로서 드릴을 이용하는 드릴링 머신(drilling machine)을 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 범용 또는 NC의 타렛 선반(turret lathe) 등의 선반, 밀링 커터(milling cutter), 엔드 밀 등을 이용하는 밀링 머신(milling machine), 바이트 등을 이용하는 형삭반(形削盤, shaping machine), 바이트 등을 이용하는 평삭반(平削盤, flat milling machine), 리머, 탭 등을 이용하는 드릴링 머신, 바이트 등을 이용하는 보링 머신(boring machine), 브로치 등을 이용하는 브로치 머신(broaching machine), 호빙 머신(호브, hobbing machine), 치차 형삭반(락 컷터, 피니언 컷터) 등의 톱니절삭반, 숫돌 등을 이용하는 연삭반(硏削盤, grinding machine), 컨투어 머신(contour machine), 띠톱반(band-sawing machine), 머시닝 센터(machining center), 호닝 가공기(horning processing machine), 버 제거기(deburring machine)·모따기기(面取機, chamfering machine), 재단기(裁斷機, cutting machine) 등을 포함한다.

다음으로, 도 34를 참조하여, 절삭 가공용의 팁(절삭 바이트)(140)에 대해서, 센서가 되는 통전로(92)를 직접적으로 형성하는 사례를 소개한다. 도 34의 (A)에 나타내듯이, 팁(140)은, 평면에서 보았을 경우에 대략 정삼각형이 되고, 소망한 두께를 가지고 있다. 따라서, 팁(140)의 노즈(140A)가 될 수 있는 하나의 각부(150)에 주목하면, 각부(150)는 삼각뿔상이 된다. 이 각부(150)의 정점이 노즈(140A)가 된다. 구체적으로 각부(150)는, 삼각뿔을 구성하는 각 표면으로서, 제1 표면(152)과, 제2 표면(154)과, 제3 표면(156)을 가진다. 또, 제1 표면(152)은, 팁(140)에서의 평면이 되고, 제2 표면(154) 및 제3 표면(156)은 측면이 된다. 노즈(140A)를 기점으로 하여, 제1 표면(152)과 제2 표면(154)의 경계선(능선)(155A)은 제1 인부(140B)가 되고, 제1 표면(152)과 제3 표면(156)의 경계선(능선)(155B)은 제2 인부(140C)가 된다. 또, 제2 표면(154)과 제3 표면(156)의 경계선(능선)(155C)에는 인부가 형성되지 않는다.

각부(150)에 형성되는 통전로(92)는, 면상 저항 배선(190)과, 면상 저항 배선(190)과 접촉하는 상태로 서로 간격을 두고 배설되는 제1 전극(195) 및 제2 전극(196)을 구비한다.

면상 저항 배선(190)은, 제1 표면(152)을 덮는 제1 면상 영역(162)과, 제2 표면(154)을 덮는 제2 면상 영역(164)과, 제3 표면(156)을 덮는 제3 면상 영역(166)를 구비한다. 제1 면상 영역(162), 제2 면상 영역(164), 제3 면상 영역(166)은 경계선(155A, 155B, 155C)를 넘도록 하여 서로 연속하고 있고, 또, 노즈(140A)를 포함하는 범위까지 넓어진다. 따라서, 면상 저항 배선(190)은, 노즈(140A) 및 이 노즈(140A)로부터 연장되는 세 개의 경계선(155A, 155B, 155C)을 덮는다.

제1 전극(195)은, 제1 면상 영역(162)에 배설되고, 제2 전극(196)은 제2 면상 영역(164) 및 제3 면상 영역(166)에 배설된다. 제1 전극(195)은, 노즈(140A)로부터 간격을 둔 상태로, 이 노즈(140A)를 둘러싸도록, 제1 면상 영역(162)의 단연 근방을 따라서 띠 또는 선상으로 형성된다. 또, 이 제1 전극(195)은, 제2 전극(196) 측에 대향하는 선상의 단연(195A)을 가진다. 이 단연(195A)은, 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 측 사이에 전압이 인가될 때에, 제1 면상 영역(162)과의 사이에 주로 전자를 수수하는 관계가 된다. 단연(195A)이 연장되는 방향은, 제1 표면(152)과 제2 표면(154)의 경계선(155A)과, 제1 표면(152)과 제3 표면(156)의 경계선(155B)의 쌍방에 대해서 각도를 갖는다(쌍방에 대해서 비평행이 된다). 구체적으로는, 단연(195A)과, 경계선(155A)과, 경계선(155B)에 의해서 삼각형이 구성되는 상태가 된다.

제2 면상 영역(164)에 형성되는 제2 전극(196)은, 노즈(140A)로부터 간격을 둔 상태로, 제2 면상 영역(164)의 단연 근방을 따라서 띠 또는 선상으로 형성된다. 이 제2 전극(196)은, 제1 전극(195) 측에 대향하는 선상의 단연(196A)을 가진다. 이 단연(196A)은, 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 측 사이에 전압이 인가될 때에, 제2 면상 영역(164)에 대해서 주로 전자를 수수하는 관계가 된다. 단연(196A)가 연장되는 방향은, 경계선(155A)와 평행이라고 해도 좋다. 또, 단연(196A)이 연장되는 방향은, 경계선(155C)에 대해서 대략 직각이라고 해도 좋지만, 물론, 이 각도는 반드시 직각으로 한정되는 것은 아니다.

제3 면상 영역(166)에 형성되는 제2 전극(196)은, 노즈(140A)로부터 간격을 둔 상태로, 제3 면상 영역(166)의 단연 근방을 따라서 띠 또는 선상으로 형성된다. 이 제2 전극(196)은, 제1 전극(195) 측에 대향하는 선상의 단연(196A)을 가진다. 이 단연(196A)는, 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 측 사이에 전압이 인가될 때에, 제3 면상 영역(166)에 대해서 주로 전자를 수수 하는 관계가 된다. 단연(196A)가 연장되는 방향은, 경계선(155B)와 평행이라고 해도 좋다. 또, 단연(196A)가 연장되는 방향은, 경계선(155C)에 대해서 대략 직각이라고 해도 좋지만, 물론, 이 각도는 반드시 직각으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 팁(140)는, 통전로(92)로서, 제1 전극(195)에 전력을 공급하는 외부 접점(195B)을 구비한다. 또, 제2 전극(196)에 전력을 공급하는 외부 접점(196B)도 구비한다. 이 외부 접점(196B)은, 제2 면상 영역(164) 측의 제2 전극(196)과, 제3 면상 영역(166) 측의 제2 전극(196)의 각각에 독립해서 설치된다. 이와 같이 한 것은, 제2 면상 영역(164) 측의 제2 전극(196)과, 제3 면상 영역(166) 측의 제2 전극(196)은, 경계선(155C)을 넘어 서로 도통하고 있지만, 경계선(155C)에 워크 등이 접촉함으로써 도통 상태가 서로 분단될 가능성이 있고, 그러한 경우에서도, 분단된 제2 전극(196)의 각각에 전력을 인가할 수 있도록 하기 위함이다.

도 34의 (B)에, 삼각뿔상의 각부(150)에 주목하고, 제1 내지 제3 표면(152, 154, 156)을 평면 전개한 상태를 나타낸다. 평면 전개도로부터 알 수 있듯이, 제1 전극(195) 및 제2 전극(196)이 띠모양으로 형성되고 있으므로, 양자 간에 전압을 인가하면, 면상 저항 배선(190)(제1 면상 영역(162), 제2 면상 영역(164) 및 제3 면상 영역(166))의 전체에 전류가 흐른다. 결과, 면상 저항 배선(190)의 일부가 마멸하거나, 결손하거나 하면, 전류의 흐름이 변화하기 쉽기 때문에, 그 이상을 고감도로 검지할 수 있다. 한편, 이 평면 전개도로부터 알 수 있듯이, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A)은, 서로 비평행 상태가 된다. 이 경우, 도 34의 (B)에서의 단연(195A)의 양 외측단과, 단연(196A)의 양 외측단의 거리가 가깝게 되어, 중앙측이 멀어진다. 따라서, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A) 사이의 면상 저항 배선(190)의 저항치는, 외측이 작아지고, 중앙측이 커지므로, 노즈(140A) 근방은, 주위와 비교하여 전류가 흐르기 어려울 가능성이 있으므로, 노즈(140A)의 주위의 검지 감도가 다소 저하하기 쉽다. 이 감도 저하를 개선하는 팁의 사례를 도 35에 나타낸다.

도 35의 (A)에 나타내는 팁(140)에서는, 제1 전극(195)이, 노즈(140A)로부터 간격을 둔 상태로 V자 형상으로 형성된다. 결과, 제1 전극(195)의 단연(195A)이 연장되는 방향은, 제1 표면(152)과 제2 표면(154)의 경계선(155A)과, 제1 표면(152)과 제3 표면(156)의 경계선(155B)의 쌍방에 대해서 대략 평행이 된다. 그 외는, 도 34에 나타낸 팁과 같은 구조가 되고 있다.

도 35의 (B)의 평면 전개도로부터 알 수 있듯이, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A)은, 서로 대향하여 평행 상태가 된다. 따라서, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A) 사이의 면상 저항 배선(190)의 저항치가, 전체적으로 균질화 되므로, 노즈(140A) 근방에도 전류가 흐르기 쉽다. 결과, 노즈(140A)의 주위의 이상(면상 저항 배선(190)의 마멸이나 결손 등)에 관한 검출 감도가 안정된다.

다음으로 도 36을 참조하고, 센서가 되는 통전로(92)가 직접적으로 형성되는 절삭 가공용의 팁(절삭 바이트)(140)의 다른 사례를 소개한다. 또, 도 34에 나타낸 팁(140)과 동일 또는 유사하는 구조에 대해서는, 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.

도 36의 (A)에 나타내듯이, 본 사례에서는, 제2 면상 영역(164)에 배설되는 제2 전극(196)의 단연(196A)이, 제2 표면(154)과 제1 표면(152)의 경계선(155A)과, 제2 표면(154)과 제3 표면(156)의 경계선(155C)의 쌍방에 대해서 각도를 가지고 있다. 보다 구체적으로 단연(196A)은, 경계선(155C)의 근방으로부터 시작되어, 노즈(140A)로부터 멀어지는 방향으로 연장될 때에, 이 노즈(140A)로부터 멀어짐에 따라, 경계선(155A)으로부터도 떨어지도록 경사 상태로 배설된다.

이와 같이, 제3 면상 영역(166)에 배설되는 제2 전극(196)의 단연(196A)은, 제3 표면(156)과 제1 표면(152)의 경계선(155B)과, 제2 표면(154)과 제3 표면(156)의 경계선(155C)의 쌍방에 대해서 각도를 가지고 있다. 보다 구체적으로 단연(196A)은, 경계선(155C)의 근방으로부터 시작되어, 노즈(140A)로부터 멀어지는 방향으로 연장될 때에, 이 노즈(140A)로부터 멀어짐에 따라, 경계선(155B)으로부터도 떨어지도록 경사 상태로 배설된다.

또, 제2 전극(196)의 단연(196A)의 합계 길이(즉, 제2 면상 영역(164)에 배설되는 제2 전극(196)의 단연(196A)의 길이와, 제3 면상 영역(166)에 배설되는 제2 전극(196)의 단연(196A)의 길이의 합계치)가, 제1 전극(195)의 단연(195A)의 길이와 대략 일치하게 되어 있다.

이 결과, 도 36의 (B)의 평면 전개도로부터 알 수 있듯이, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A)은, 서로 대향하여 평행 상태가 된다. 덧붙여서, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A)이 평행이 되는 조건으로서는, 제1 표면(152)에서의 노즈(140A)를 꼭지각(각도 A)으로 하는 이등변 삼각형을 정의하는 경우, 이 이등변 삼각형의 저각(底角, basic angle)의 각도 B와, 단연(196A)과 경계선(155A, 155B)이 이루는 각도 Z가, 동일해지는 경우를 의미한다. 따라서, 제1 전극(195)의 단연(195A)과, 제2 전극(196)의 단연(196A) 사이의 면상 저항 배선(190)의 거리가, 단연을 따라서 일정하게 되므로, 전극 간의 저항치가 전체적으로 거의 균질화 된다. 또한, 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 사이에 존재하는 면상 저항 배선(190)에서, 제1 전극(195)의 단연(195A)과 평행으로 연장되는 단면의 단면적(S1, S2, S3)은, 어느 장소에서도, 서로 근사하기 쉽다. 구체적으로는, 최대 단면적과 최소 단면적의 차이를 30% 이하로 설정할 수 있다. 결과, 전류가, 면상 저항 배선(190)의 전체로 넓어지므로, 노즈(140A) 근방에도 전류가 흐르기 쉬워져, 노즈(140A)의 주위의 이상(면상 저항 배선(190)의 마멸이나 결손 등)에 관한 검지 감도가 안정된다. 또, 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 중에서나, 평면 전개도 상에서 서로 평행하고 완전히 대향하는 특정 영역(F, G)은, 서로의 거리가 최단 경로가 되는 범위가 된다. 따라서, 이 특정 영역(F, G)의 거리가 긴 것이 바람직하다.

다음으로, 도 37을 참조하여, 센서가 되는 통전로(92)가 직접적으로 형성되는 절삭 가공용의 팁(절삭 바이트)(140)의 사례를 소개한다. 또, 도 36에 나타낸 팁(140)과 동일 또는 유사하는 구조에 대해서는, 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.

도 37의 (A)에 나타내듯이, 본 사례에서는, 면상 저항 배선(190)에서의 제2 면상 영역(164)의 형상이, 경계선(155A) 및 경계선(155C)에 따른 L자 형상(또는 V자 형상)과 근사한다. 즉, 제2 면상 영역(164)의 윤곽 형상에서, 경계선(155A) 및 경계선(155C)과 일치하는 2변을 제외한 나머지 부분(殘部)의 윤곽이, 노즈(140A) 측으로 패인 형상이 되고 있다.

이와 같이, 면상 저항 배선(190)에서의 제3 면상 영역(166)의 형상이, 경계선(155B) 및 경계선(155C)에 따른 L자 형상(또는 V자 형상)과 근사한다. 즉, 제3 면상 영역(166)의 윤곽 형상에서, 경계선(155B) 및 경계선(155C)과 일치하는 2변을 제외한 나머지 부분의 윤곽이, 노즈(140A) 측으로 패인 형상이 되고 있다.

상기 패인 형상을 채용하면, 도 37의 (B)의 평면 전개도로부터 알 수 있듯이, 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 사이에 존재하는 면상 저항 배선(190)에서, 노즈(140A)의 근방에 굴곡 영역(190A)을 형성할 수 있다. 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 사이에 존재하는 면상 저항 배선(190)에서, 제1 전극(195)의 단연(195A)과 평행으로 연장되는 단면의 면적(S1, S2, S3)은, 어느 장소에서도, 또한, 근사시키기 쉽다. 구체적으로는, 최대 단면적과 최소 단면적의 차이를 10% 이하로 설정할 수 있다.

또, 굴곡 영역(190A)의 굴곡량을 더 크게 설정함으로써, 노즈(140A)를 통과하는 단면적(SA)을, 나머지 부분의 단면적보다 작게 하는 것도 가능해진다. 이와 같이 하면, 면상 저항 배선(190)을 흐르는 전류가, 노즈(140A)의 굴곡 영역(190A)에 집중하므로, 이 부분의 저항치가 높아져서, 결과, 노즈(140A) 근방에서의, 면상 저항 배선(190)의 마멸이나 결손 등의 이상을, 고감도로 검출 가능해진다.

또한, 도 38에 나타낸 팁(140)과 같이, 제2 전극(196)을, 노즈(140A)에 할 수 있는 한 접근시키도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 노즈(140A) 또는 그 주위의 면상 저항 배선(190)에 전류가 흐르기 쉬워져, 노즈(140A) 또는 그 주위의 이상의 검지 감도를 높일 수 있다.

또한, 도 38의 변형예가 되는 도 39에 나타내는 팁(140)과 같이, 제1 전극(195)의 단연(195A)이, 노즈(140A)로부터 간격을 둔 상태로 V자 형상으로 형성해도 좋다. 이와 같이 하면, 제1 전극(195)의 일부(V자 형상의 돌출단)가, 노즈(140A)에 대해서 국소적으로 최접근하는 최접근부(195X)가 된다. 또, 제2 전극(196)의 단연(196A)은, 노즈(140A)로부터 멀어짐에 따라, 경계선(155A, 155B)로부터 이반하게 되어 있다. 따라서, 단연(196A)에서의 노즈(140A)의 근방 영역은, 제1 전극(195)의 최접근부(195X)에 국소적으로 접근하는 접근부(196X)가 된다. 제1 전극(195)과 제2 전극(196) 사이에 전압을 인가하면, 제1 전극(195)의 최접근부(195X)와, 제2 전극(196)의 접근부(196X)의 최단 루트(H)에 전류가 적극적으로 흐르게 되어, 노즈(140A) 또는 그 주위의 이상의 검지 감도를 국소적으로 높일 수 있다.

또한, 도 39의 (B)의 전개도에서는, 제2 면상 영역(164)에 배치되는 제2 전극(196)의 단연(196A)과, 제3 면상 영역(166)에 배설되는 제2 전극(196)의 단연(196A)이, 서로 평행(즉, 쌍방이 일체가 되어 직선상)이 되는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.

예를 들면, 도 40에 나타내는 팁(140)과 같이, 제2 면상 영역(164)에 배치되는 단연(196A)과, 제3 면상 영역(166)에 배설되는 단연(196A)이, 서로 비평행으로 하는 것도 바람직하다. 구체적으로 평면 전개도 상에서, 양단연(196A)가, 노즈(140A)로부터 멀어짐에 따라, 경계선(155A), 155 B로부터 한층 배반 하도록(듯이) 함으로써, 양단연(196A)이 'ハ'자 형상, 또는, 산(山) 형상이 되도록 한다. 이 경우는, 제1 표면(152)에서의 노즈(140A)를 꼭지각으로 하는 이등변 삼각형의 저각의 각도 B에 대해서, 단연(196A)과 경계선(155A, 155B)이 이루는 각도 Z가 커지는 것을 의미한다.

이와 같이 하면, 제2 전극(196)에서의 노즈(140A)근방의 접근부(196X)를, 다른 영역과 비교하여, 제1 전극(195)에 적극적으로 접근시킬 수 있다. 결과, 제1 전극(195)의 최접근부(195X)와, 제2 전극(196)의 접근부(196X)가 서로 서로 접근하고, 그 최단 루트(H)로 전류가 적극적으로 흐른다. 결과, 노즈(140A) 또는 그 주위의 이상의 검지 감도를 국소적으로 높일 수 있다.

또한, 도 39 및 도 41에 나타낸 제1 전극(195)의 V자 형상은, 여러 가지 형상을 채용할 수 있다. 예를 들면, 도 41에 나타내는 팁(140)의 제1 전극(195)에서는, 최접근부(195X)를 경계로서 경계선(155A, 155B)을 따라서 연장되는 양팔 영역(兩腕領域)(195P, 195Q)를 구비하고 있고, 그 양팔 영역(195P, 195Q)의 각각이, 동(同) 경계선(155A, 155B)으로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 모양에 만곡하고 있다. 이와 같이 하면, 최접근부(195X)의 돌출단의 각도를 더 예각으로 설정할 수 있다. 물론, 제2 면상 영역(164)에 배치되는 단연(196A)과, 제3 면상 영역(166)에 배설되는 단연(196A)도 이와 같이, 경계선(155A, 155B)으로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 모양으로 만곡시켜도 좋다.

다음으로, 도 42를 참조하고, 팁(140)에 형성되는 통전로(90)의 각종 변형예에 대해 설명한다. 또, 도시 및 설명의 편의상, 팁 150의 각부(150)는, 각 경계선(155A, 155B, 155C)이 서로 직교하는 형상이 되는 경우를 예시하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.

도 42의 (A)의 팁(140)에서는, 제1 면상 영역(162)이 경계선(155A, 155B)에 따른 L자 형상이 되고, 제2 면상 영역(164)이, 경계선(155A, 155C)에 따른 L자 형상이 되고, 제3 면상 영역(166)이, 경계선(155B, 155C)에 따른 L자 형상이 되고 있다.

른 관점으로부터 설명하면, 면상 저항 배선(190)은, 노즈(140A)를 기점으로서, 각 경계선(155A, 155B, 155C)을 따라서, 각 경계선(155A, 155B, 155C)을 덮도록 3방향으로 연장되는 제1 띠모양 영역(172), 제2 띠모양 영역(174), 제3 띠모양 영역(176)을 구비한다. 각 띠모양 영역(172, 174, 176)에서의, 노즈(140A)와 반대측의 원위단(遠位端, distal end)에, 각각, 제1 전극(192), 제2 전극(194), 제3 전극(196)이 배설되고 있다.

예를 들면, 제1 전극(192)과 제2 전극(194) 사이에 전압을 인가하면, 제1 띠모양 영역(172) 및/또는 제2 띠모양 영역(174)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 또, 제2 전극(194)과 제3 전극(196) 사이에 전압을 인가하면, 제2 띠모양 영역(174) 및/또는 제3 띠모양 영역(176)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 또, 제3 전극(196)과 제1 전극(192) 사이에 전압을 인가하면, 제3 띠모양 영역(176) 및/또는 제1 띠모양 영역(172)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 이러한 3종류의 전압 인가 모양을 조합함으로써, 마멸이나 결손이 생기고 있는 장소를 특정하는 것도 가능해진다.

또한, 도 42의 (A)에서는, 면상 저항 배선(190)이, 3 방향으로 연장되는 제1 내지 제3 띠모양 영역(172, 174, 176)을 구비하는 경우를 나타냈지만, 도 42의 (B)의 팁(140)과 같이, 2 방향으로 연장되는 제1 띠모양 영역(172), 제2 띠모양 영역(174)만을 구비하도록 해도 좋다.

또한 도 42의 (C)의 팁(140)에서는, 면상 저항 배선(190)에서의 제1 면상 영역(162)이, 경계선(155A, 155B)에 따른 L자 형상이 되고, 제2 면상 영역(164)이, 경계선(155A, 155C)에 따른 L자 형상이 되고, 제3 면상 영역(166)이, 경계선(155B, 155C)에 따른 L자 형상이 되고 있다.

제1 전극(192)은, 제1 면상 영역(162)에서의, 경계선(155A, 155B)과 반대측의 L자 모양의 테두리를 따라서 배설된다. 제2 전극(194)은, 제2 면상 영역(164)에서의, 경계선(155A, 155C)과 반대측의 L자 모양의 테두리를 따라서 배설된다. 제3 전극(196)은, 제3 면상 영역(166)에서의, 경계선(155B, 155C)과 반대측의 L자 모양의 테두리를 따라서 배설된다.

예를 들면, 제1 전극(192)과 제2 전극(194) 사이에 전압을 인가하면, 제1 면상 영역(162) 및/또는 제2 면상 영역(164)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 또, 제2 전극(194)과 제3 전극(196) 사이에 전압을 인가하면, 제2 면상 영역(164) 및/또는 제3 면상 영역(166)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 또, 제3 전극(196)과 제1 전극(192) 사이에 전압을 인가하면, 제3 면상 영역(166) 및/또는 제1 면상 영역(162)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 이러한 3종류의 전압 인가 모양을 조합함으로써, 마멸이나 결손이 생기고 있는 장소를 특정하는 것도 가능해진다.

또한, 도 42의 (C)에서는, 제1 내지 제3 면상 영역(162, 164, 166)의 모두가 L자 형상이 되는 경우를 예시했지만, 도 42의 (D)의 팁(140)과 같이, 제2 면상 영역(164)은 경계선(155A)에만 따르는 띠모양(I형상·방형상)으로 하고, 제3 면상 영역(166)은, 경계선(155B)에 따르는 띠모양(I형상·방형상)이라고 해도 좋다.

도 42의 (E)의 팁(140)에서는, 면상 저항 배선(190)이, 노즈(140A)를 기점으로서, 각 경계선(155A, 155B, 155C)을 따라서, 각 경계선(155A, 155B, 155C)을 덮도록 3 방향으로 신장되는 제1 띠모양 영역(172), 제2 띠모양 영역(174), 제3 띠모양 영역(176)을 구비한다. 각 띠모양 영역(172, 174, 176)에서의, 노즈(140A)와 반대측의 원위단에, 각각, 제1 전극(192), 제2 전극(194), 제3 전극(196)이 배설되고 있다.

특히, 각 띠모양 영역(172, 174, 176)은, 노즈(140A)에 가까워지는 만큼, 띠 폭이 좁아진다. 이와 같이 하면, 노즈(140A)의 주위에 굴곡 영역(190A)이 형성되므로, 전류 밀도가 높아져서, 검출 감도를 높이는 것이 가능하게 된다.

도 42의 (F)의 팁(140)에서는, 면상 저항 배선(190)에서의 제1 면상 영역(162)이, 경계선(155A)과 경계선(155B)의 쌍방에서 거리를 가지는 방향, 구체적으로는, 경계선(155A)과 경계선(155B)이 이루는 모퉁이의 이등분선 상으로 연장되는 띠형상이 된다. 동일하게, 제2 면상 영역(164)이, 경계선(155A)과 경계선(155C)의 쌍방에서 거리를 가지는 방향, 구체적으로는, 경계선(155A)과 경계선(155C)이 이루는 모퉁이의 이등분선 상으로 연장되는 띠형상이 된다. 동일하게, 제3 면상 영역(166)이, 경계선(155B)과 경계선(155C)의 쌍방에서 거리를 가지는 방향, 구체적으로는, 경계선(155B)과 경계선(155C)이 이루는 모퉁이의 이등분선 상에 연장되는 띠형상이 된다.

또, 각 면상 영역(162, 164, 166)에서의, 노즈(140A)와 반대측의 원위단(遠位端, distal end)에, 각각, 제1 전극(192), 제2 전극(194), 제3 전극(196)이 배설되고 있다.

예를 들면, 제1 전극(192)과 제2 전극(194) 사이에 전압을 인가하면, 제1 면상 영역(162) 및/또는 제2 면상 영역(164)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 또, 제2 전극(194)과 제3 전극(196) 사이에 전압을 인가하면, 제2 면상 영역(164) 및/또는 제3 면상 영역(166)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 또, 제3 전극(196)과 제1 전극(192) 사이에 전압을 인가하면, 제3 면상 영역(166) 및/또는 제1 면상 영역(162)에 생기고 있는 마멸이나 결손 등을, 저항치의 변화에 의해서 검출할 수 있다. 본 사례에서는, 특히 노즈(140A)의 주위 근방의 마멸이나 결손을 집중적으로 검출하는 것이 가능하고, 이러한 3종류의 전압 인가 모양을 조합함으로써, 노즈(140A)의 부근에 특화하여, 그 이상 장소(異常場所, abnormal location)를 특정하는 것도 가능해진다.

다음으로, 도 43을 참조하여, 팁(140)에서의 통전로(92)의 형성 수법에 대해 설명한다. 우선, 도 43의 (A)에 나타내듯이, 양도체가 되는 배선을 형성하는 장소에 미리 홈(180)을 절삭 가공 등에 의해서 형성한다. 또, 팁(140)의 모재가 도전성을 가지는 경우는, 홈(180)을 형성한 후에, 절연 피막을 실행함으로써, 표면 전체를 절연 상태로 한다. 그 후, 홈(180) 내에 대해서 양도체 재료를 충전 또는 피막 형성한다. 또, 스퍼터링 등에 의해서 피막 형성하는 경우, 홈(180) 이외의 장소도 동시에 피막되므로, 홈(180) 이외의 장소에 부착한 양도체 피막은 제거한다. 결과, 도 43의 (B)에 나타내듯이, 홈(180) 내에만 양도체 배선이 형성된다. 이 양도체 배선은, 제1 전극(192), 제2 전극(194), 외부 접점(192B, 194B) 등이 된다.

그 후, 도 43의 (C)에 나타내듯이, 필요에 따라서 마스킹을 하고 나서, 양도체 배선과 겹치도록 하고, 면상 저항 배선(190)을 스퍼터링 등에 의해서 피막 형성한다. 또, 마스킹하지 않고 불요 개소를 깎는 등 제거함으로써, 필요한 면상 저항 배선(190)을 형성할 수도 있다. 결과, 센서용의 통전로(92)를 가지는 팁(140)이 완성된다.

또한, 도 44에 나타내듯이, 팁(140)의 온도 변화를 계측하기 위해, 팁(140) 표면에, 열전대를 직접 형성해도 좋다. 예를 들면, 제1 저항률치(혹은, 일 함수치)를 가지는 제1 부분 통전로(92X)의 일방 단과, 제2 저항률치(혹은, 일 함수치)를 가지는 제2 부분 통전로(92Y)의 일방 단을 서로 접속하고, 이 접속점을 온접점(T1)라 한다. 또, 제1 부분 통전로(92X)의 타방 단, 및, 제2 부분 통전로(92Y)의 타방 단을, 각각 보상 접점(H2, H2)이라 한다. 이 보상 접점(H2, H2)에 대해서, 외부로부터 각각 보상 도선(93X, 93Y)을 접속하고, 이 보상 도선(93X, 93Y)을 측정기(800)에 연결함으로써, 온접점(T1)의 온도를 측정하는 것이 가능해진다. 또, 보상 도선(93X, 93Y)에서, 측정기(800)와 접속되는 한 쌍의 단점(端点)이 기준 온도 접점(냉접점)(T2, T2)가 되고, 측정기(800)에서는, 기준 온도 접점(T2, T2)간의 기전력과, 기준 온도 접점(T2, T2)의 실온도를 계측함으로써, 온접점(T1)의 절대온도를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예는, 상기 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경을 더할 수 있는 것은 물론이다.

1 절삭 가공 시스템
10 절삭 가공 장치
30 절삭 헤드
32 모재(母材)
40 드릴
40 본(本) 드릴
42 생크부
44 보디부
46 요부(凹部)
52 배터리
91 전기 절연층
92 통전로
100 정보 수집 장치
140 칩
192 센서
201 통전 회로
202 홀더
203 절단 부위
204 통전 회로
204 이차원 매트릭스 통전 회로
204 통전 회로
205 통전로

Claims (56)

1. 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구 또는 상기 절삭 공구를 유지하는 홀더이며,
   상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 부재의 전부 또는 일부에, 상기 부재의 변화를 계측하기 위한 통전로가 직접적 또는 간접적으로 형성되는 것을 특징으로 하는
   통전로부의 절삭 헤드.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 부재는 요부를 가지고 있고, 상기 요부 내에 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 요부는, 상기 통전로의 배선 패턴을 화성하는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
4. 제1항에 있어서,
   일련의 통전로의 패턴 전체가, 이 일련의 통전로의 패턴에 따른 일련의 구상을 이루는 요부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 통전로는, 소정 방향을 따라서 왕복하도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 통전로가, 서로 독립하여 복수 형성되는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 방향을 따라서 왕복하도록 형성되는 제1 통전로와,
   상기 제1 방향에 대해서 직각이 되는 제2 방향을 따라서 왕복하도록 형성되는 제2 통전로,
   를 가지는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 통전로와 상기 제2 통전로가, 병설되는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   복수의 상기 통전로가, 매트릭스상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
   통전로부의 절삭 헤드.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로는, 전기 저항치 및/또는 전기 저항률치가 다른 둘 이상의 통전 부분을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 통전로를 구성하는, 하나의 상기 통전 부분은 전기 양도체이며, 다른 하나의 상기 통전 부분은 전기 저항체인 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로는, 소재가 상이한 제1 통전 소재부와, 제2 통전 소재부를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로는, 상이한 전기 저항률치 및/또는 통전 소재부의 부분이 일련으로 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 통전로가, 적층 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로는,
    면상으로 형성되는 면상 저항 배선과,
    상기 면상 저항 배선에 접속되는 적어도 한 쌍의 전극을 가지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 통전로는,
    상기 면상 저항 배선의 면 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 도전부를 가지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재는, 원주 또는 원통형의 표면을 가지고 있고,
    상기 표면에 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로가, 상기 표면의 축 방향 및/또는 둘레 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 공구 또는 상기 홀더는 금속제이며,
    상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 표면에, 전기 절연층을 통해 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로가, 근거리 무선 통신 태그와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로가, 근거리 무선 통신 태그 및 급전 수단과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로는, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더와 함께 변형함으로써 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 응력 변화를 출력하는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통전로는, 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더와 함께 변형함으로써 상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 진동, 이동량, 가속도, 온도의 적어도 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 표면 및/또는 이면에, 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 공구 또는 상기 홀더의 둘레면에, 상기 통전로가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 통전로가 매트릭스상으로 상호 접속되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 헤드.
    
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항 기재의 상기 통전로부의 절삭 헤드와,
    상기 대상물과 상기 절삭 공구를 상대 이동시키는 구동 장치,
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 시스템.
    
28. 제27항에 있어서,
    상기 통전로의 검출 신호를 수신하는 계산기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는,
    절삭 가공 시스템.
    
29. 제28항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 구동 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 교환의 필요와 불필요를 판정하는 교환 판정부를 가지는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
31. 제30항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 교환 판정부에 의해서 교환 필요로 판정되었을 경우에, 상기 절삭 공구의 발주 정보를 생성하는 발주 지시부를 가지는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
32. 제31항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 절삭 공구의 식별 정보를 수신하는 공구 식별부를 갖고,
    상기 발주 지시부는, 상기 발주 정보에, 상기 공구 식별부가 수신한 상기 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    절삭 가공 시스템.
    
33. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 사용 상황의 적정/부적정을 판정하는 사용 판정부를 가지는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
34. 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구와,
    상기 절삭 공구를 유지하는 공구 홀더와,
    상기 대상물과 상기 절삭 공구를 상대 이동시키는 구동 장치와,
    상기 절삭 공구 또는 상기 공구 홀더에 배설되는, 진동, 비틀림, 이동, 가속도, 온도의 적어도 어느 하나를 검출 가능한 상태 검출 수단,
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 시스템.
    
35. 대상물을 절삭 가공하는 절삭 공구와,
    상기 대상물과 상기 절삭 공구를 상대 이동시키는 구동 장치와,
    상기 절삭 공구에 배설되는, 진동, 비틀림, 이동, 가속도, 온도의 적어도 어느 하나를 검출 가능한 상태 검출 수단,
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 시스템.
    
36. 제34항 또는 제35항에 있어서,
    상기 상태 검출 수단의 검출 신호를 수신하는 계산기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는,
    절삭 가공 시스템.
    
37. 제36항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 구동 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
38. 제36항 또는 제37항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 교환의 필요와 불필요를 판정하는 교환 판정부를 가지는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
39. 제38항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 교환 판정부에 의해서 교환 필요로 판정되었을 경우에, 상기 절삭 공구의 발주 정보를 생성하는 발주 지시부를 가지는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
40. 제39항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 절삭 공구의 식별 정보를 수신하는 공구 식별부를 갖고,
    상기 발주 지시부는, 상기 발주 정보에, 상기 공구 식별부가 수신한 상기 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    절삭 가공 시스템.
    
41. 제36항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계산기는,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 절삭 공구의 사용 상황의 적정/부적정을 판정하는 사용 판정부를 가지는 것을 특징으로 하는
    절삭 가공 시스템.
    
42. 대상물을 절삭 가공하는 절삭 바이트이며,
    상기 절삭 바이트의 노즈를 포함한 범위에, 상기 노즈 및/또는 상기 노즈의 주변부의 변화를 계측하기 위한 통전로가 직접적으로 형성되고,
    상기 통전로는,
    면상으로 형성되는 면상 저항 배선과,
    상기 면상 저항 배선에 대해 서로 간격을 두고 각각 배설되는 제1 및 제2 전극을 가지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
43. 제42항에 있어서,
    상기 노즈는, 삼각뿔상이 되는 각부의 정점에 형성되고,
    상기 면상 저항 배선은, 상기 각부를 구성하는 3개의 평면을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
44. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 면상 저항 배선은,
    상기 각부의 상기 삼각뿔상을 형성하는 제1 표면을 덮는 제1 면상 영역과,
    상기 각부의 상기 삼각뿔상을 형성하는 제2 표면을 덮는 제2 면상 영역과,
    상기 각부의 상기 삼각뿔상을 형성하는 제3 표면을 덮는 제3 면상 영역을 구비하고,
    상기 제1 전극은, 상기 제1 면상 영역에 배설되고,
    상기 제2 전극은, 상기 제2 면상 영역 및/또는 상기 제3 면상 영역에 배설되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
45. 제44항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 제2 면상 영역과 상기 제3 면상 영역의 쌍방에 배설되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
46. 제44항 또는 제45항에 있어서,
    상기 제1 면상 영역에 배설되는 상기 제1 전극은, 상기 제2 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고,
    상기 단연은, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 경계선과 상기 제1 표면과 상기 제3 표면의 경계선의 쌍방에 대해서 각도를 가지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
47. 제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고,
    상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제2 표면과 상기 제1 표면의 경계선과 상기 제2 표면과 상기 제3 표면의 경계선의 쌍방에 대해서 각도를 가지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
48. 제47항에 있어서,
    상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 노즈로부터 멀어짐에 따라 상기 제2 표면과 상기 제1 표면의 경계선으로부터 멀어지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
49. 제44항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고,
    상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제3 표면과 상기 제1 표면의 경계선과 상기 제3 표면과 상기 제2 표면의 경계선의 쌍방에 대해서 각도를 가지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
50. 제49항에 있어서,
    상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 노즈로부터 멀어짐에 따라, 상기 제3 표면과 상기 제1 표면의 경계선으로부터 멀어지는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
51. 제44항 또는 제45항에 있어서,
    상기 제1 면상 영역에 배설되는 상기 제1 전극은, 상기 제2 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고,
    상기 단연은, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 경계선 및/또는 상기 제1 표면과 상기 제3 표면의 경계선에 대해서 대략 평행이 되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
52. 제44항, 제45항 및 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고,
    상기 제2 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제2 표면과 상기 제1 표면의 경계선에 대해서 대략 평행이 되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
53. 제44항, 제45항, 제51항 및 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극 측에 대향하는 선상의 단연을 가지고 있고,
    상기 제3 면상 영역에 배설되는 상기 제2 전극의 상기 단연은, 상기 제3 표면과 상기 제1 표면의 경계선에 대해서 대략 평행이 되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
54. 제43항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삼각뿔상의 상기 각부의 표면을 평면 전개한 상태를 가정했을 경우에,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 서로 대향하는 선상의 단연을 각각 가짐과 동시에, 상기 제1 전극의 상기 단연과 상기 제2 전극의 상기 단연이 대략 평행이 되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
55. 제54항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상기 단연과 상기 제2 전극의 상기 단연의 길이가 대략 같은 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.
    
56. 제43항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삼각뿔상의 상기 각부의 표면을 평면 전개한 상태를 가정했을 경우에,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 서로 대향하는 선상의 단연을 각각 가지고 있고,
    상기 제1 전극의 상기 단연과 상기 제2 전극의 상기 단연의 사이에 존재하는 상기 면상 저항 배선의 폭은, 상기 제1 전극의 상기 단연의 길이 및/또는 상기 제2 전극의 상기 단연의 길이 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는,
    통전로부의 절삭 바이트.

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